тело Барра
Форма, которую принимает неактивная Х-хромосома в женской соматической клетке
Ядро клетки женской амниотической жидкости. Вверху: обе территории X-хромосомы обнаружены с помощью FISH . Показан один оптический срез, сделанный с помощью конфокального микроскопа . Внизу: то же ядро, окрашенное DAPI и записанное с помощью ПЗС-камеры . Тельца Барра обозначены стрелкой, они идентифицируют неактивную X (Xi).
Слева: женский фибробласт человека, окрашенный DAPI , с тельцем Барра (стрелка). Справа: окрашивание гистоном macroH2A1. Стрелка указывает на половой хроматин в ядре клетки, окрашенном DAPI, и на соответствующий участок полового хроматина в окрашивании гистоном macroH2A1.

Тельца Барра (названные в честь первооткрывателя Мюррея Барра ) [1] или X-хроматин — это неактивная X-хромосома . У видов с XY-определением пола (включая людей) самки обычно имеют две X-хромосомы, [2] и одна из них становится неактивной в процессе, называемом лионизацией . Ошибки в разделении хромосом также могут приводить к появлению у самцов и самок дополнительных X-хромосом. Гипотеза Лиона гласит, что в клетках с несколькими X-хромосомами все, кроме одной, инактивируются на ранних стадиях эмбрионального развития млекопитающих . [3] [4] X-хромосомы, которые становятся инактивированными, выбираются случайным образом, за исключением сумчатых и некоторых внеэмбриональных тканей некоторых плацентарных млекопитающих, у которых X-хромосома из спермы всегда деактивирована. [5]

У людей с эуплоидией генотипическая женщина ( кариотип 46, XX ) имеет одно тельце Барра на ядро ​​соматической клетки , тогда как генотипический мужчина (46, XY) не имеет ни одного. Тельца Барра можно увидеть в интерфазном ядре как темную окрашенную небольшую массу , контактирующую с мембраной ядра. Тельца Барра можно увидеть в нейтрофилах на краю ядра.

У людей с более чем одной X-хромосомой число телец Барра, видимых в интерфазе, всегда на одно меньше общего числа X-хромосом. Например, у людей с синдромом Клайнфельтера (47, XXY) есть одно тело Барра, а у людей с кариотипом 47, XXX — два тельца Барра.

Механизм

У человека с двумя Х-хромосомами (как у большинства женщин ) есть только одно тельце Барра на соматическую клетку , в то время как у человека с одной Х-хромосомой (как у большинства мужчин) их нет.

Инактивация X-хромосомы млекопитающих инициируется из центра инактивации X или Xic , который обычно находится около центромеры . [6] Центр содержит двенадцать генов , семь из которых кодируют белки , пять — нетранслируемые РНК , из которых только два, как известно, играют активную роль в процессе инактивации X, Xist и Tsix . [6] Центр также, по-видимому, важен для подсчета хромосом: он гарантирует, что случайная инактивация происходит только при наличии двух или более X-хромосом. Предоставление дополнительного искусственного Xic на раннем эмбриогенезе может вызвать инактивацию единственной X, обнаруженной в мужских клетках. [6]

Роли Xist и Tsix , по-видимому, антагонистичны. Потеря экспрессии Tsix на будущей неактивной X-хромосоме приводит к повышению уровня Xist вокруг Xic . Между тем, на будущей активной X уровни Tsix сохраняются; таким образом, уровни Xist остаются низкими. [7] Этот сдвиг позволяет Xist начать покрывать будущую неактивную хромосому, распространяясь от Xic . [2] При неслучайной инактивации этот выбор, по-видимому, фиксирован, и текущие данные свидетельствуют о том, что унаследованный от матери ген может быть импринтирован . [3] Сообщалось о колебаниях частоты Xi с возрастом, беременностью, использованием оральных контрацептивов, колебаниями менструального цикла и неоплазией. [8]

Считается, что это составляет механизм выбора и позволяет последующим процессам устанавливать компактное состояние тельца Барра. Эти изменения включают модификации гистонов , такие как метилирование гистона H3 (т. е. H3K27me3 PRC2 , который рекрутируется Xist ) [9] и убиквитинирование гистона H2A , [10], а также прямую модификацию самой ДНК через метилирование сайтов CpG . [11] Эти изменения помогают инактивировать экспрессию генов на неактивной X-хромосоме и вызвать ее уплотнение для формирования тельца Барра.

Реактивация тельца Барра также возможна и была замечена у пациентов с раком груди. [12] Одно исследование показало, что частота телец Барра в карциноме груди была значительно ниже, чем у здоровых лиц, что указывает на реактивацию этих когда-то инактивированных Х-хромосом. [12]

Использует

Тельца Барра в древних образцах: наблюдение и значимость для определения пола вымерших видов

Тельца Барра — это конденсированные, неактивные X-хромосомы, обнаруженные в соматических клетках самок млекопитающих. Их обнаружение в древних образцах дает мощный инструмент для определения пола вымерших видов, предлагая понимание динамики популяции, биологии и эволюции.

Недавние достижения в области гистологических и геномных методов позволили обнаружить тельца Барра в древних останках, включая окаменелые кости и ткани:

  1. Гистологическое окрашивание: такие методы, как окрашивание гематоксилином и эозином, позволяют выделить структуры хроматина, включая тельца Барра, в хорошо сохранившихся остеоцитах, встроенных в костный матрикс. [13]
  2. Флуоресцентная микроскопия: флуоресцентные красители могут различать паттерны конденсации Х-хромосомы, помогая визуализировать тельца Барра. [13]
  3. Интеграция с геномными инструментами: такие методы, как PaleoHi-C, позволяют проводить пространственную реконструкцию хромосомных взаимодействий, подтверждая наличие инактивированных Х-хромосом в древних образцах.

В качестве примечательного примера можно привести обнаружение телец Барра в остеоцитах останков древних млекопитающих, что демонстрирует потенциал этого подхода для изучения пола в вымерших популяциях. [13]

Соответствие гендерной идентификации

  1. Исследования населения:
    • Определение соотношения полов у вымерших видов проливает свет на социальные структуры, репродуктивные стратегии и динамику вымирания.
  2. Реконструкция путей сообщения:
    • Понимание распределения полов в древних популяциях позволяет биоархеологам анализировать гендерные различия в диете, здоровье и моделях активности. [14]
  3. Сохранение хроматина:
    • Обнаружение целых телец Барра в окаменелостях подчеркивает потенциал изучения хромосомных и эпигенетических особенностей в древних образцах.

Ограничения и проблемы

  • Деградация образцов: фрагментация и химическое повреждение древней ДНК и хроматина часто затрудняют обнаружение телец Барра.
  • Доступность образца: успешное обнаружение зависит от сохранности остеоцитов или других клеток в матрице образца.
  • Воспроизводимость: Различия в условиях хранения могут ограничивать воспроизводимость результатов для разных образцов.

Будущие направления

Дальнейшие исследования в области обнаружения телец Барра могут расширить наши возможности:

  • Определить пол у более широкого круга вымерших видов.
  • Изучение закономерностей инактивации Х-хромосомы в эволюционных временных масштабах.
  • Интеграция гистологических и геномных методов для реконструкции детальной динамики популяции.

Смотрите также

Ссылки

Ссылки на полные тексты статей предоставляются там, где доступ бесплатный, в остальных случаях приводится только ссылка на аннотацию.

  1. ^ Барр, ML; Бертрам, EG (1949). «Морфологическое различие между нейронами самцов и самок и поведение ядрышкового спутника во время ускоренного синтеза нуклеопротеина». Nature . 163 (4148): 676– 677. Bibcode :1949Natur.163..676B. doi :10.1038/163676a0. PMID  18120749. S2CID  4093883.
  2. ^ ab Lyon, MF (2003). «Лайон и гипотеза LINE». Семинары по клеточной и эволюционной биологии . 14 (6): 313– 318. doi :10.1016/j.semcdb.2003.09.015. PMID  15015738.
  3. ^ ab Brown, CJ, Robinson, WP, (1997), Экспрессия XIST и инактивация X-хромосомы в человеческих предимплантационных эмбрионах Am. J. Hum. Genet. 61, 5–8 (полный текст PDF)
  4. ^ Lyon, MF (1961). «Действие генов в X -хромосоме мыши ( Mus musculus L.)». Nature . 190 (4773): 372– 373. Bibcode : 1961Natur.190..372L. doi : 10.1038/190372a0. PMID  13764598. S2CID  4146768.
  5. ^ Ли, Дж. Т. (2003). «Инактивация Х-хромосомы: многопрофильный подход». Семинары по клеточной и эволюционной биологии . 14 (6): 311– 312. doi :10.1016/j.semcdb.2003.09.025. PMID  15015737.
  6. ^ abc Rougeulle, C.; Avner, P. (2003). «Контроль инактивации X-хромосомы у млекопитающих: что удерживает центр?». Семинары по клеточной и эволюционной биологии . 14 (6): 331– 340. doi :10.1016/j.semcdb.2003.09.014. PMID  15015740.
  7. ^ Ли, Дж. Т.; Дэвидоу, Л. С.; Варшавски, Д. (1999). «Tisx, ген, антисмысловой к Xist в центре инактивации X». Nat. Genet . 21 (4): 400– 404. doi :10.1038/7734. PMID  10192391. S2CID  30636065.
  8. ↑ Шарма, Дипти (10 января 2018 г.). «Расшифровка роли тельца Барра в злокачественных новообразованиях». Медицинский журнал Университета Султана Кабуса . 17 (4): 389–397 . doi :10.18295/squmj.2017.17.04.003. ПМК 5766293 . ПМИД  29372079. 
  9. ^ Heard, E.; Rougeulle, C.; Arnaud, D.; Avner, P.; Allis, CD (2001). «Метилирование гистона H3 в Lys-9 является ранней меткой на X-хромосоме во время X-инактивации». Cell . 107 (6): 727– 738. doi : 10.1016/S0092-8674(01)00598-0 . PMID  11747809. S2CID  10124177.
  10. ^ de Napoles, M.; Mermoud, JE; Wakao, R.; Tang, YA; Endoh, M.; Appanah, R.; Nesterova, TB; Silva, J.; Otte, AP; Vidal, M.; Koseki, H.; Brockdorff, N. (2004). "Polycomb Group Proteins Ring1A/B Link Ubiquitylation of Histone H2A to Heritable Gene Silencing and X Inactivation". Dev. Cell . 7 (5): 663– 676. doi : 10.1016/j.devcel.2004.10.005 . PMID  15525528.
  11. ^ Chadwick, BP; Willard, HF (2003). «Запрет экспрессии генов после XIST: поддержание факулятивного гетерохроматина на неактивной X». Семинары по клеточной и эволюционной биологии . 14 (6): 359– 367. doi :10.1016/j.semcdb.2003.09.016. PMID  15015743.
  12. ^ ab Natekar, Prashant E.; DeSouza, Fatima M. (2008). «Реактивация неактивной X-хромосомы в буккальном мазке карциномы молочной железы». Indian Journal of Human Genetics . 14 (1): 7– 8. doi : 10.4103/0971-6866.42320 . ISSN  0971-6866. PMC 2840782. PMID  20300284 . 
  13. ^ abc Rapport, Kaelin (2014-10-01). "Kaelin Rapport - Гистологические методы определения пола скелетированных человеческих останков". Программа стипендий Рональда Э. Макнейра 2014 г.
  14. ^ Сандовал-Веласко, Марсела; Дудченко, Ольга; Родригес, Хуан Антонио; Перес Эстрада, Синтия; Деаск, Марианна; Фонцере, Клаудия; Мак, Сара СТ; Хан, Рукайя; Контессото, Винисиус Г.; Оливейра-младший, Антонио Б.; Каллучи, Ачьют; Субильяга Эррера, Бернардо Х.; Чон, Джиюнь; Рой, Рената П.; Кристофер, Ишания (июль 2024 г.). «Трехмерная архитектура генома сохраняется в образце кожи шерстистого мамонта возрастом 52 000 лет». Клетка . 187 (14): 3541–3562.e51. doi :10.1016/j.cell.2024.06.002. hdl : 10230/61194 . ISSN  0092-8674. Архивировано из оригинала 2024-12-13.

Дальнейшее чтение

  • Альбертс, Б.; Джонсон, А.; Льюис, Дж.; Рафф, М.; Робертс, К.; Уолтер, П. (2002). Молекулярная биология клетки, четвертое издание. Garland Science. стр.  428–429 . ISBN 978-0-8153-4072-0.(Интернет-издание, бесплатный доступ)
  • Turnpenny & Ellard: Элементы медицинской генетики Эмери 13E (http://www.studentconsult.com/content/default.cfm?ISBN=9780702029172&ID=HC006029 Архивировано 13 апреля 2020 г. на Wayback Machine )
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Barr_body&oldid=1270560533"