Х-хромосома

Х-хромосома человека
Х-хромосома человека (после G-бэндинга )
Х-хромосома в мужской кариограмме человека
Функции
Длина ( п.н. )	154,259,566 п.н. (CHM13)
Количество генов	804 ( CCDS )
Тип	Аллосома
Положение центромеры	Субметацентрический [1] (61,0 Мбит/с) [2]
Полные списки генов
CCDS	Список генов
HGNC	Список генов
UniProt	Список генов
NCBI	Список генов
Внешние просмотрщики карт
Ансамбль	Хромосома X
Энтрез	Хромосома X
NCBI	Хромосома X
UCSC	Хромосома X
Полные последовательности ДНК
РефСек	NC_000023 ( ФАСТА )
ГенБанк	CM000685 ( ФАСТА )

X -хромосома — одна из двух половых хромосом во многих организмах, включая млекопитающих, и встречается как у самцов, так и у самок. Она является частью системы определения пола XY и системы определения пола XO . Хромосома X была названа за свои уникальные свойства ранними исследователями, что привело к названию ее аналога Y-хромосомы , по следующей букве в алфавите, после ее последующего открытия. ^[3]

Впервые то, что X-хромосома является особенной, было отмечено в 1890 году Германом Хенкингом в Лейпциге. Хенкинг изучал яички Pyrrhocoris и заметил, что одна хромосома не принимает участия в мейозе . Хромосомы так названы из-за их способности окрашиваться ( по -гречески chroma означает цвет ). Хотя X-хромосому можно было окрашивать так же хорошо, как и другие, Хенкинг не был уверен, является ли она другим классом объекта, и поэтому назвал ее X-элементом , ^[4] который позже стал X-хромосомой после того, как было установлено, что это действительно хромосома. ^[5]

Идея о том, что X-хромосома была названа из-за ее сходства с буквой «X», ошибочна. Все хромосомы обычно выглядят как аморфный сгусток под микроскопом и принимают четко определенную форму только во время митоза. Эта форма смутно напоминает X для всех хромосом. Совершенно случайно, что Y-хромосома во время митоза имеет две очень короткие ветви, которые могут выглядеть слитыми под микроскопом и выглядеть как нисходящая часть Y-образной формы. ^[6]

Впервые предположение о том, что Х-хромосома участвует в определении пола, высказал Кларенс Эрвин МакКланг в 1901 году. Сравнив свою работу по саранче с работой Хенкинга и других, МакКланг отметил, что только половина сперматозоидов получила Х-хромосому. Он назвал эту хромосому дополнительной хромосомой и настаивал (правильно), что это была настоящая хромосома, и предположил (ошибочно), что это была хромосома, определяющая пол самца. ^[4]

This section relies largely or entirely upon a single source. Relevant discussion may be found on the talk page. Please help improve this article by introducing citations to additional sources at this section. (August 2021) (Learn how and when to remove this message)

Люк Хатчисон заметил, что ряд возможных предков на линии наследования Х-хромосомы в данном предковом поколении следует последовательности Фибоначчи . ^[7] У мужчины есть Х-хромосома, которую он получил от своей матери, и Y-хромосома , которую он получил от своего отца. Мужчина считается «источником» своей собственной Х-хромосомы ( ), а в поколении его родителей его Х-хромосома произошла от одного родителя ( ). Мать мужчины получила одну Х-хромосому от своей матери (бабушки сына по материнской линии) и одну от своего отца (дедушки сына по материнской линии), поэтому двое бабушек и дедушек внесли свой вклад в Х-хромосому потомка мужского пола ( ). Дедушка по материнской линии получил свою Х-хромосому от своей матери, а бабушка по материнской линии получила Х-хромосому от обоих своих родителей, поэтому три прабабушки и прадедушки внесли свой вклад в Х-хромосому потомка мужского пола ( ). Пять прапрапрадедушки и прабабушки внесли свой вклад в X-хромосому потомка мужского пола ( ) и т. д. (Обратите внимание, что это предполагает, что все предки данного потомка независимы, но если проследить генеалогию достаточно далеко назад во времени, предки начнут появляться в нескольких линиях генеалогии, пока в конечном итоге основатель популяции не появится во всех линиях генеалогии.)${\displaystyle F_{1}=1}$${\displaystyle F_{2}=1}$${\displaystyle F_{3}=2}$${\displaystyle F_{4}=3}$${\displaystyle F_{5}=5}$

X-хромосома у людей охватывает более 153 миллионов пар оснований (строительный материал ДНК ). Она представляет собой около 800 генов, кодирующих белки, по сравнению с Y-хромосомой, содержащей около 70 генов, из 20 000–25 000 общих генов в геноме человека. Обычно у каждого человека есть одна пара половых хромосом в каждой клетке. У женщин обычно есть две X-хромосомы, тогда как у мужчин обычно есть одна X- и одна Y-хромосома . И мужчины, и женщины сохраняют одну из X-хромосом своей матери, а женщины сохраняют свою вторую X-хромосому от отца. Поскольку отец сохраняет свою X-хромосому от своей матери, у женщины есть одна X-хромосома от ее бабушки по отцовской линии (со стороны отца) и одна X-хромосома от ее матери. Эта схема наследования следует числам Фибоначчи на заданной глубине предков. ^{[ необходима цитата ]}

Генетические нарушения , вызванные мутациями в генах на Х-хромосоме, описываются как Х-сцепленные . Если Х-хромосома имеет ген генетического заболевания, это всегда вызывает заболевание у пациентов мужского пола, поскольку у мужчин есть только одна Х-хромосома и, следовательно, только одна копия каждого гена. Женщинам, напротив, требуются обе Х-хромосомы для заболевания, и в результате они могут быть только носителями генетического заболевания, поскольку их вторая Х-хромосома перекрывает первую. Например, гемофилия А и В и врожденная красно-зеленая цветовая слепота передаются по семьям таким образом.

X-хромосома несет сотни генов, но лишь немногие из них, если таковые вообще имеются, имеют непосредственное отношение к определению пола. На ранних стадиях эмбрионального развития у самок одна из двух X-хромосом постоянно инактивируется почти во всех соматических клетках (клетках, отличных от яйцеклеток и сперматозоидов ). Это явление называется X-инактивацией или Лионизацией и создает тельце Барра . Если бы X-инактивация в соматической клетке означала полную дефункционализацию одной из X-хромосом, это гарантировало бы, что у самок, как и у самцов, будет только одна функциональная копия X-хромосомы в каждой соматической клетке. Ранее предполагалось, что это так. Однако недавние исследования показывают, что тельце Барра может быть более биологически активным, чем предполагалось ранее. ^[8]

Частичная инактивация Х-хромосомы происходит из-за репрессивного гетерохроматина , который уплотняет ДНК и предотвращает экспрессию большинства генов. Уплотнение гетерохроматина регулируется Polycomb Repressive Complex 2 ( PRC2 ). ^[9]

Ниже приведены некоторые оценки количества генов человеческой Х-хромосомы. Поскольку исследователи используют разные подходы к аннотации генома, их прогнозы количества генов на каждой хромосоме различаются (технические подробности см. в разделе прогнозирование генов ). Среди различных проектов проект по совместной консенсусной кодирующей последовательности ( CCDS ) придерживается крайне консервативной стратегии. Таким образом, прогноз количества генов CCDS представляет собой нижнюю границу общего количества генов, кодирующих человеческие белки. ^[10]

Ниже приведен частичный список генов человеческой хромосомы X. Полный список можно посмотреть по ссылке в информационном поле справа.

Росс и др. (2005) и Оно (1967) выдвинули теорию, что Х-хромосома, по крайней мере, частично произошла от аутосомного (не связанного с полом) генома других млекопитающих, о чем свидетельствуют результаты межвидового выравнивания геномных последовательностей.

X-хромосома заметно больше и имеет более активную эухроматиновую область, чем ее аналог Y-хромосомы . Дальнейшее сравнение X и Y выявляет области гомологии между ними. Однако соответствующая область в Y выглядит намного короче и не имеет областей, которые сохраняются в X у всех видов приматов, что подразумевает генетическую дегенерацию Y в этой области. Поскольку у самцов только одна X-хромосома, у них больше шансов иметь заболевание, связанное с X-хромосомой.

По оценкам, около 10% генов, кодируемых Х-хромосомой, связаны с семейством генов «CT», названных так потому, что они кодируют маркеры, обнаруженные как в опухолевых клетках (у больных раком), так и в яичках человека (у здоровых пациентов). ^[18]

Синдром Клайнфельтера :

• Синдром Клайнфельтера вызван наличием одной или нескольких дополнительных копий Х-хромосомы в клетках мужчины.
• Мужчины с синдромом Клайнфельтера обычно имеют одну дополнительную копию X-хромосомы в каждой клетке, в общей сложности две X-хромосомы и одну Y-хромосому (47,XXY). Реже у мужчин с этим синдромом встречаются две или три дополнительных X-хромосомы (48,XXXY или 49,XXXXY) или дополнительные копии как X, так и Y-хромосом (48,XXYY) в каждой клетке. Дополнительный генетический материал может привести к высокому росту, трудностям в обучении и чтении, а также другим медицинским проблемам. Каждая дополнительная X-хромосома снижает IQ ребенка примерно на 15 пунктов ^{[19] [20]} , что означает, что средний IQ при синдроме Клайнфельтера в целом находится в пределах нормы, хотя и ниже среднего. Когда дополнительные X и/или Y-хромосомы присутствуют в 48,XXXY, 48,XXYY или 49,XXXXY, задержки развития и когнитивные трудности могут быть более серьезными, а также может присутствовать легкая умственная отсталость .
• Синдром Клайнфельтера может также быть результатом дополнительной Х-хромосомы только в некоторых клетках организма. Такие случаи называются мозаикой 46,XY/47,XXY.

Трисомия X

• Этот синдром возникает из-за дополнительной копии X-хромосомы в каждой из женских клеток. Женщины с трисомией X имеют три X-хромосомы, в общей сложности 47 хромосом на клетку. Средний IQ женщин с этим синдромом составляет 90, тогда как средний IQ здоровых братьев и сестер составляет 100. ^[21] Их рост в среднем выше, чем у нормальных женщин. Они фертильны, и их дети не наследуют это состояние. ^[22]
• Были выявлены женщины с более чем одной дополнительной копией Х-хромосомы (48, тетрасомия X или 49, пентасомия X ), но эти состояния встречаются редко.

Синдром Тернера :

• Это происходит, когда каждая из женских клеток имеет одну нормальную X-хромосому, а другая половая хромосома отсутствует или изменена. Отсутствующий генетический материал влияет на развитие и вызывает признаки состояния, включая низкий рост и бесплодие.
• Около половины людей с синдромом Тернера имеют моносомию X (45,X), что означает, что каждая клетка в организме женщины имеет только одну копию X-хромосомы вместо обычных двух копий. Синдром Тернера может также возникнуть, если одна из половых хромосом частично отсутствует или перестроена, а не отсутствует полностью. У некоторых женщин с синдромом Тернера есть хромосомные изменения только в некоторых из их клеток. Эти случаи называются мозаиками синдрома Тернера (45,X/46,XX).

Сцепление с полом было впервые обнаружено у насекомых, например, в 1910 году, когда Т. Х. Морган открыл закономерности наследования мутации белых глаз у Drosophila melanogaster . ^[23] Такие открытия помогли объяснить сцепленные с Х-хромосомой заболевания у людей, например, гемофилию А и В, адренолейкодистрофию и дальтонизм на красный и зеленый цвета .

Синдром XX-самца — редкое заболевание, при котором область SRY хромосомы Y рекомбинирует и располагается на одной из хромосом X. В результате комбинация XX после оплодотворения имеет тот же эффект, что и комбинация XY, в результате чего получается мужчина. Однако другие гены X-хромосомы также вызывают феминизацию.

X-сцепленная эндотелиальная дистрофия роговицы — крайне редкое заболевание роговицы, связанное с регионом Xq25. Эпителиальная дистрофия роговицы Лиша связана с Xp22.3.

Мегалокорнеа 1 связана с Xq21.3-q22 ^{[ необходима медицинская ссылка ]}

Адренолейкодистрофия — редкое и смертельное заболевание, которое передается по материнской линии на Х-клетке. Оно поражает только мальчиков в возрасте от 5 до 10 лет и разрушает защитную клетку, окружающую нервы, миелин в мозге. У женщины-носителя почти не проявляется никаких симптомов, поскольку у женщин есть копия Х-клетки. Это заболевание приводит к тому, что когда-то здоровый мальчик теряет все способности ходить, говорить, видеть, слышать и даже глотать. В течение 2 лет после постановки диагноза большинство мальчиков с адренолейкодистрофией умирают.

В июле 2020 года ученые сообщили о первой полной и без пробелов сборке человеческой Х-хромосомы . [ ^{32] [33]}

• Список маркеров X-STR
• Сцепление по полу
• X-инактивация
• Псевдоаутосомный регион
• Y-хромосома

• Более ранние версии этой статьи содержат материалы из Национальной медицинской библиотеки, входящей в состав Национальных институтов здравоохранения (США), которые, являясь изданием правительства США, находятся в открытом доступе.

На Викискладе есть медиафайлы по теме X-хромосомы .

• Национальные институты здравоохранения. "X-хромосома". Genetics Home Reference . Архивировано из оригинала 2007-07-08 . Получено 2017-05-06 .
• «X-хромосома». Архив информации о проекте «Геном человека» 1990–2003 гг . Получено 06.05.2017 г.