Компенсация дозы генов у млекопитающих

Дозовая компенсация у млекопитающих происходит в результате инактивации одной из Х-хромосом у самок.

В 1949 г. М. Барр обнаружил компактные глыбки хромосомного материала в ядрах нервных клеток у кошек, у котов таких глыбок не было. По имени исследователя эти структуры были названы тельцами Барра. Через 10 лет выяснилось, что тельце Барра формируется из одной Х-хромосомы в соматических клетках самок всех млекопитающих.

В 1961 г. Мэри Лайон сделала вывод о том, что образование телец Барра – это и есть механизм дозовой компенсации генов, локализованных в Х-хромосомах млекопитающих.

Процесс инактивации Х-хромосом у самок млекопитающих был назван лайонизацией. Лайонизация Х-хромосомы у человека происходит в раннем эмбриональном развитии на 16-е сутки. Инактивированная Х-хромосома неактивна на протяжении всей жизни организма; относится к гетерохроматину.

Теперь о тонком механизме лайонизации. Оказалось, что в
Х-хромосомах млекопитающих существует особый центр инактивации (Хic– X chromosome inactivation center). Инактивация начинается в этом единственном центре и затем прогрессивно распространяется вдоль всей Х-хромосомы. Она происходит по закону «все или ничего». Установившись однажды в эмбриогенезе, неактивное состояние Х-хромосомы передается дочерним клеткам во всех последующих клеточных генерациях.

Длина ДНК, занимаемой центром Хic, составляет примерно 1 млн п.н. Этот район содержит несколько генов. Из них важнейший – Xist (X-inactive-specific transcript) – ген, кодирующий длинную некодирующую РНК, которая необходима для инактивации Х-хромосомы.

Образующиеся молекулы этой Xist - РНК связываются с ДНК Х-хромосомы в особых участках, которые есть только в Х-хромосомах (их совсем нет в других хромосомах); это так называемые «участки усиления и передачи сигналов». Затем разобщенные пространственно молекулы Xist – РНКобъединяются в единый комплекс друг с другом и с белками ядерной ламины. В результате такого взаимодействия ДНК данной Х-хромосомы «складывается», происходит компактизация ее структуры и связывание с ядерной оболочкой, т.е. образуется тельце Барра.

Таким образом, механизмы дозовой компенсации у млекопитающих и дрозофилы противоположные; в первом случае это компактизация ДНК и подавление транскрипции (и связанная с этим поздняя репликация), а во втором случае – разрыхление структуры ДНК, гипертранскрипция и, как побочный эффект, ранняя репликация ДНК.

Лекция № 7

Тема лекции: Нехромосомное (цитоплазматическое) наследование

План лекции:

1. Основные закономерности и примеры цитоплазматического наследования
у эукариот

2. Геном митохондрий

3. Геном хлоропластов