Nukleus ženske amnionske fluidne ćelije. Gore: Obje X-hromosomske oblasti su detektirane putem fluorescenctne in situ hibridizacije (FISH). Prikazane su jednostavne optičke sekcije pod konfokalnim laserskim skener mikroskopom. Dolje: Isti nukleusi obojeni DAPI metodom i snimljeni CCD kamerom. Barrovo tijelo je obilježeno strelicom, a identificira inaktivni X (Xi).
X hromosom je jedan od dva spolna hromosoma čovjeka. Spolni hromosomi se označavaju i kao alosomi, heterosomi ili gonosomi. Ovaj hromosom imaju i mužjaci i ženke, a kod mnogih vrsta, uključujući i sisare, drugi spolni hromosom je Y hromosom, koji je odgovoran za muškost. X hromosom je imenovan po jedinstvenoj oznaci na početku istraživanja spolnih hromosoma, a nakon imenovanja Y hromosoma, suglasno prethodnom slovu u abecedi.[4]
Otkriće
Hromosom X je prvi puta pomenut 1890. (Hermann Henking) u Leipzigu. Henking je proučavao testisevatrenih buba (lat.Pyrrhocoris) i primijetio da jedan od hromosom ne sudjeluje u mitozi. Hromosom je tako nazvao zbog njegove sposobnosti da prima specifične boje (lat. chroma = boja + soma = tijelo; obojeno tijelo). Iako X hromosom može biti obojen jednako kao i ostali, Henking nije bio siguran da li je to bila drugačija klasa posmatranog objekta, pa ga je po toj nepoznanici nazvao X element,[5] Tek kasnije je označen kao X hromosom, nakon što je bio potvrđeno je da je to zaista bio jedan od hromosoma.
Relativno raširena ideja da je X hromosom dobio ime po sličnosti sa slovom "X" je pogrešna. Naime, svi hromosomi pod mikroskopom izgledaju kao amorfna masa, a jasno su diferencirani samo tokom mitoze. X oblik se nejasno ispoljava kod i gotovo svih ostalih hromosoma. Potpuno slučajno, Y hromosom, tokom mitoze, ima dvije vrlo kratke grane koje (pod mikroskopom) izgledaju spojeno, a od centromere počinje Y-oblikovani segment.[6]
Da je X hromosom uključen u određivanje spola, prvi je spoznao Clarence Erwin McClung (1901), nakon što su ga (u svom radu na skakavcima) zapazili Henking i ostali. McClung je uočio da je samo pola spermatozoida primilo novi X hromosom. Nazvao ga je predački hromosom i ispravno insistirao da je to bio pravi hromosom, a pogrešno teorizirao da je to determinirajući hromosom za muški spol.[5]
Obrazac nasljeđivanja
Broj mogućih predaka u liniji nasleđivanja X hromosoma u datoj generaciji predaka, prema Fibonaccijevoj sekvenci. (Hutchison, L. "Growing the Family Tree: The Power of DNA in Reconstructing Family Relationships".[7])
Luke Hutchison primetio je da broj mogućih predaka u liniji nasleđivanja hromosoma X u datoj generaciji predaka slijedi Fibonaccijevu sekvencu.[7] Muškarci imaju jedan hromosom X , dobijen od majke i hromosom Y, dobijen od oca. Njihov broj "predaka" X hromosoma (), a u generaciji njegovih roditelja, njegov X hromosom potiče od jednog roditelja (). Majka muškarca dobila je jedan X hromosom od majke (sinovljeve bake po majci), a jedan od oca (sinovljev djed po majci), pa su dvije bake i djedovi dali svoj doprinos X hromosomu muškog potomka ( ). Djed po majci dobio je X hromosom od majke, a baka po majci – od oba roditelja, pa su tri pradjeda doprinijela pojavi X hromosoma muškog potomka (). Pet praroditelja doprinijelo je pojavi X-ovog hromosomu muškog potomka () itd. (ovo pretpostavlja da su svi preci datog potomka neovisni, ali ako se bilo koje genealoško stablo prati daleko dovoljno unazad u prošlost, preci se počinju pojavljivati na više linija genealogije, dok se na kraju, na svim linijama genealogije ne pojavi osnivač populacije.
X hromosom čovjeka
Struktura
Prema teoriji koju su formulirali Ross et al. (2005) i Ohno (1967), X hromosom je barem djelomično izveden iz autosomnih dijeloma genoma drugih sisara, što dokazuju interspecijske komparacije genomskih sekvenci.
X hromosom je značajno veći i ima više aktivnih (euhromatinskih) regija od svog parnjaka – Y hromosoma. X i Y imaju regije međusobne homologije. Međutim, izgleda da su odgovarajuće regije u Y daleko kraće, uz nedostatak onih koje su konzervirane u X širom poznatih vrstaprimata. To ukazuje na genetičke degeneracije Y-na u toj regiji. Zato što muškarci imaju samo jedan X hromosom, oni češće imaju hromosomske X-vezane bolesti.
Procjenjuje se da je oko 10% gena X hromosoma povezano sa familijom "CT" gena, koja je tako nazvana po kodiranju markera u ćelijama: u Ctumoru pacijenata i u ljudskom testisu zdravih osoba.[8]
Funkcija
X hromosom čovjeka sadrži više od 153 miliona baznih parova (bp) – gradivnog materijala DNK. Uključuje 2000 od 20.000–25.000 (30.000) gena. Svaka osoba obično ima jedan par spolnih hromosoma u svakoj ćeliji. Žene imaju po dva X, a muškarci po jedan X i Y hromosom. I muškarci i žene imaju jedan od X hromosom svoje majke, a žene svoj drugi X hromosom dobijaju od oca. Budući da otac ima svoj X hromosom od majke, žena ima jedan X hromosom od svoje bake po ocu i jedan X hromosom majke.
Prepoznavanje gena na svakom hromosomu je aktivno područje genetičkih istraživanja. S obzirom na činjenicu da su istraživači koristili različite pristupe procjene broja gena na svakom hromosomu, citirani broj gena uveliko varira. Prema različitim podacima, X hromosom sadrži oko 2000[9]gena, dok ih Y hromosom ima samo 78.[10], od procijenjenih 20.000 do 25.000 ukupno u genomu. Genetički poremećaji koji su izazvani mutacijama na X hromosomu opisuju se kao X-vezani (en. X-linked).
X hromosom nosi nekoliko hiljada gena, ali malo koji, ako i bilo koji, od njih ima ikakvu direktnu vezu sa određivanjem spola. Početkom embrionskog razvoja žena, jedan od dva X hromosoma se slučajno i trajno inaktivira u gotovo svim somatskim ćelijama, osim jajašcadi i spermatozoida. Ovaj fenomen se zove X-inaktivacija ili lionizacija, što rezultira stvaranjem Barrovog tijela. X-inaktivacija u somatskm ćelijama izaziva potpunu defunkcionalizaciju jednog od X-hromosoma, da bi se osiguralo da žene, kao i muškarci, imaju samo jednu funkcionalnu kopiju X hromosoma u svakoj somatskoj ćeliji. Međutim, nedavna istraživanja su pokazala da Barrova tijela mogu biti biološki aktivnija nego što se ranije mislilo.
Geni
Broj gena
Slijede neke od procjena broja gena ljudskogog X hromozoma. Budući da istraživači koriste različite pristupe označavanju genoma, njihova predviđanja broja gena na svakom hromosomu variraju . Među raznim projektima, zajedničkiProjekt konsenzusnog kodiranja sekvenci (CCDS) zauzima izuzetno konzervativnu strategiju. Dakle, predviđanje broja gena po CCDS-u predstavlja donju granicu ukupnog broja gena koji kodiraju ljudske proteine.[11]
Klinefelter sindrom je uzrokovan prisustvom jednog ili više dodatnih primjeraka X hromosoma u ćelijama muškaraca. Višas genetskog materijala iz X hromosom ometa muškom seksualnom razvoju, sprečavajući normalno funkcionisanje testisa i smanjenje nivoa testosterona.
Muškarci s Klinefelterovim sindromom obično imaju jedan dodatni primjerak X hromosoma u svakoj ćeliji (47, XXY). Pogođenim muškaraci rjeđe imaju dva ili tri „pomoćna“ X hromosoma (48, odnosno 49 XXXY, XXXXY) ili ekstra kopije oba X i Y hromosoma (48, XXYY) u svakoj ćeliji. Dodatni genetički materijal može dovesti do visokog rasta, invalidnog učenja i čitanja, kao i drugih zdravstvenih problema. Svaki dodatni X hromosom smanjuje inteligenciju djeteta IQ za oko 15 bodova,[19][20] što znači da je prosječni IQ kod Klinefelterovog sindroma općenito u normalnom rasponu, iako ispod prosjeka. Kada su dodatni X i / ili Y hromozomi prisutni u 48, XXXY, 48, XXYY, ili 49, XXXXY, kašnjenja u razvoju i kognitivne poteškoće mogu biti ozbiljnije i može biti prisutna blaga intelektualna nesposobnost.
To znači da je prosječna IQ kod Klinefelterovog sindroma općenito u normalnim granicama, iako je ispod prosjeka. Kad dodatne X i / ili Y hromosoma su prisutne u 48,XXXY, 48, XXYY, ili 49, XXXXY, kašnjenje u razvoju i kognitivnie poteškoće mogu biti teže i blage, što može da bude promjenljivo u pojedinačnim slučajevima.
Klinefelter sindrom može biti i rezulta ekstra X hromosoma samo u jednoj ili nekim tjelesnimćelijama. Ovakvi slučajevi se zovu mozaik 46,XY/47,XXY.
Ovaj sindrom je rezultat prisustva dodatnog X hromosoma u svakoj od ćelija kod žena. Žene sa trisomijom X imaju tri X hromosoma, sa ukupno 47 hromosoma po ćeliji. Prosječni IQ žena s ovim sindromom je 90, dok je prosječni IQ kod neaficirane braće i sestara = 100.[21]
Njihov rast je u prosjeku viši nego kod normalnih žena. One su plodne, a njihova djeca ne nasljeđuju ovo stanje.[22]
Otkriveni su i slučajevi u kojima su žene imale više od jedne kopije X hromosoma (48, XXXX sindrom ili 49, XXXXX sindrom), ali to su veoma rijetki slučajevi.
Ovaj sindrom se pojavljuje kada svaka ćelija žene ima jedan normalan X hromosom, a drugi je samo polovina od ovog hromosoma. Nekompletni genetički materijal utiče na razvoj i uzrokuje karakteristična stanja, uključujući nizak rast i neplodnost.
Oko polovine osoba sa Turnerovim sindromom imaju monosomiju X (45, X), što znači da svaka ćelija u tijelu žene ima samo jednu kopiju X hromosoma, umjesto uobičajenih dvije. Turnerov sindrom se može pojaviti i ako jedan od spolnih hromosoma djelimično nedostaje ili je preuređen, a ne nedostaje u potpunosti. Neke žene sa Turnerovim sindromom imaju promjenu hromosoma samo u nekim od svojih ćelija. Ovi slučajevi se nazivaju Turnerov mozaični sindrom (sindrom 45, X/46, XX
Ostali poremećaji
Muški sindrom XX je rijedak, gdje je u SRY regiji Y hromosoma rekombinovan sa onim koji se nalazi na X hromosomu. Kao rezultat toga, kombinacija XX nakon oplodnje ima isti učinak kao XY kombinaciju, što je rezultiralo muškim fenotipom. Međutim, drugi geni X hromosoma su uzrok feminizacije, kao i
^Harold Chen, Ian Krantz, Mary L Windle, Margaret M McGovern, Paul D Petry, Bruce Buehler (22. 2. 2013). "Klinefelter Syndrome Pathophysiology". Medscape. Pristupljeno 18. 7. 2014.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^Bender B, Puck M, Salbenblatt J, Robinson A. (1986). Smith S (ured.). Cognitive development of children with sex chromosome abnormalities. San Diego: College Hill Press. str. 175–201.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^"Triple X syndrome". Genetics Home Reference. 14. 7. 2014. Pristupljeno 18. 7. 2014.
