معلومة

أجساد بر في الذكور؟


يشير هذا المصدر إلى وجود أجسام بار في 0-4٪ من الذكور.

لماذا لم يكتمل 0٪؟ لماذا يفقد بعض الذكور كروموسوم X الوحيد؟ فكيف إذن يعوض الجسم عن تلك الجينات المعطلة؟


لفهم كيفية حدوث تعطيل X ، يتطلب الأمر القليل من الفهم لكيفية ظهور أجسام Barr.

اللاعبون الرئيسيون الذين يجب مراعاتهم هم (من 1):

  1. شيست: Xist مطلوب لبدء تنشيط X-Inactivation
  2. تسيكس: Tsix (إنها Xist مكتوبة بشكل عكسي!) يقمع تعبير Xist عن طريق إسكات مروج Xist ، وهو مطلوب أيضًا لإقران X-chromosome ، مع حساب عدد XICs (كروموسومات X المعطلة)

من 2 ، فيما يلي رسم تخطيطي عام لكيفية حدوث X-inactivation.

يتطلب تعطيل X أولاً ، حساب عدد الكروموسومات X الموجودة (ن). بعد ذلك ، يتم تعطيل عدد (n-1) من الكروموسومات X. الخيار الذي يتم تعطيله هو عشوائي إلى حد كبير.

لذلك ، إذا كان لدى الذكر عدة كروموسومات X (كما في حالة متلازمة كلاينفيلتر) ، فسيحدث تعطيل X في الذكور. ومع ذلك ، هناك أيضًا حالة أن العد الخاطئ قد يؤدي إلى تعطيل كروموسوم X الوحيد في الذكور في وقت مبكر من الجنين النامي. لكن هذا مميت ، ويموت الجنين.

يمكن العثور على المزيد حول متلازمة كلاينفيلتر هنا: متلازمة كلاينفيلتر

  1. تسترشد بـ RNAs: X-inactivation كنموذج لوظيفة lncRNA.
  2. الدروس المستفادة من X-chromosome ina ctivation: طويل ncRNA كدليل وحبال إلى epigenome

كروماتين الجنس

أورسولا ميتفوخ ، في الكروموسومات الجنسية ، 1967

III الخصائص العامة لأجسام البر

جسم البر هو جسم صغير واضح المعالم بشكل مكثف باستخدام الأصباغ النووية (الأشكال 10.3 ، 4). يوجد في نسبة كبيرة من النوى من أصل أنثوي وغائب في نوى الذكور. يبلغ حجم جسم البر حوالي 1 ميكرومتر. تم تقدير متوسط ​​الحجم بـ 0.7 × 1.2 ميكرومتر ، سواء في نوى الغشاء المخاطي الشدقي أو في أقسام من العديد من الأنسجة البشرية (K.L Moore and Barr ، 1954 ، 1955). لا تكون نوى الطور البيني دائمًا متجانسة تمامًا ، وقد تحتوي على عدد من الأجسام الملونة الداكنة أكثر أو أقل ، والتي تُعرف باسم مركز الكروم. في الخلايا ذات الأصل البشري ، تكون هذه الكروموسينتير غير النوعية أصغر عمومًا من أجسام بار ولها مخطط أقل وضوحًا. في الحالات التي تم فيها الإبلاغ عن نسبة صغيرة من أجسام بار في نوى الذكور ، فمن المؤكد تقريبًا أن هذا يرجع إلى مركز الكروموسومات غير الخاص بالجنس ، والتي كانت متشابهة بشكل كافٍ مع أجسام بار بحيث تم الخلط بينها وبينها. في بعض الثدييات ، وخاصة القوارض ، يكون مركز الكروموسومات أكثر بروزًا. هنا تمثل مظاهرة جثث بار صعوبات كبيرة.

تين. 10.3. جسم الكروماتين الجنسي في الخلايا الليفية المزروعة من جلد المتبرع الأنثوي (صبغة فولجن).

تين. 10.4. الكروماتين الجنسي المجاور للنواة في الخلايا الليفية من أصل أنثوي (ثيونين ، × 2200).

تقع أجسام البر بشكل شائع في محيط النواة. ومع ذلك ، توجد أقلية من أجسام بار في أجزاء أخرى من النواة ، ويقع العديد منها بالقرب من نواة (الشكل 10.4). وجد Klinger (1957) أنه في السلى والنسيج الضام ، كانت 61.8٪ من أجسام Barr في المحيط النووي ، و 23.2٪ كانت مستلقية على النواة و 9.2٪ كانت خالية على ما يبدو في السيتوبلازم (على الرغم من أنه لا يمكن استبعاد أن جسم Barr الذي يظهر في وسط الملف النووي ليس ، في الواقع ، كاذبًا ضد الغشاء النووي في النواة ثلاثية الأبعاد).

أجسام البر واحدة من عدة أشكال متميزة. يبدو أن العديد منها محدب أو إسفيني الشكل ، حيث يستقر جانب الطائرة على الغشاء النووي ويشير الجزء المحدب نحو السيتوبلازم. يبدو أن أجسام بار في وسط النواة مستطيلة ، ويمكن أيضًا ملاحظة بعض أجسام بار المستطيلة في محيط النواة. يبدو أن بعض أجسام البر ، ولا سيما المستطيلة منها ، ثنائية الأطراف.

بعض المحققين ، عند تسجيل أجسام بار ، يشملون فقط تلك الموجودة في محيط الغشاء النووي. يكاد يكون من المؤكد أن هذه الممارسة تقلل من شأن الوقوع الحقيقي لجثث بار. من ناحية أخرى ، نظرًا لأنه من الصعب التمييز بين أجسام Barr المركزية و chromocenters غير المحددة ، فقد يكون من الحكمة استبعاد جميع الهيئات الموضوعة مركزيًا في المستحضرات التي ليست على أعلى مستوى تقني ، على سبيل المثال ، في تحضير الغشاء المخاطي الشدق ، والذي قد تحتوي على نسبة عالية من الخلايا المحتضرة.

يمكن إظهار أجسام البر بشكل جيد بشكل خاص في الخلايا المزروعة في المزرعة. هكذا سير وآخرون. (1958) وجد الكروماتين الجنسي في 90٪ من الخلايا التي نمت من الغدة الدرقية البشرية ، في حين أن Fraccaro و Lindsten (1959) ، اللذان قاما بتربية عدد كبير من الأعضاء من أجنة بشرية ، أبلغوا عن حدوث حالات للكروماتين الجنسي تتراوح بين 34٪ و 88٪ في الثقافات الناشئة عن الأجنة الأنثوية. وجد مايلز (1960) ارتباطًا سلبيًا بين حدوث أجسام بار وتكرار الانقسامات في خلايا السلى المستزرعة ، وقد تم تأكيد هذه العلاقة (Therkelsen and Peterson ، 1962 ، Schnedl ، 1964) في الثقافات الليفية من أصل بشري. وصف روس (1962) تقنية لإظهار الكروماتين الجنسي في زراعة الأنسجة. قد لا يكون الكروماتين الجنسي مرئيًا في زراعة الأنسجة إذا حدثت تغيرات صبغية واسعة النطاق ، أي عندما يتم "تحويل" الخلايا (Orsi and Ritter، 1958 Miles، 1959). بصرف النظر عن هذا ، فإن الخلايا المستنبتة مواتية بشكل خاص لدراسة الكروماتين الجنسي ، حيث توجد الخلايا في طبقة واحدة وتتسطح النوى على زجاج غطاء الغطاء. للأسباب نفسها ، يمكن أيضًا الحصول على مستحضرات ممتازة للكروماتين الجنسي من مجموعات كاملة من الأغشية الجنينية ، كما أوضح Klinger و Schwarzacher (1960 ، 1962).

يمكن تلطيخ أجسام البر بعدد كبير من الأصباغ النووية (انظر Culling ، 1966). تستخدم تقنيات التلوين الشائعة الاستخدام الكريزيل البنفسجي (K.L Moore and Barr ، 1955) ، والثيونين (Klinger and Ludwig ، 1957) ، و Feulgen. تشير حقيقة أن أجسام Barr سوف تلطخ بتقنية Feulgen بعد التحلل المائي الحمضي ، ولديها تقارب مع الميثيل الأخضر بدلاً من البيرونين (Lindsay and Barr ، 1955) ، إلى أنها تتكون من مادة مشابهة لتلك الموجودة في الكروموسومات وتحتوي على الحمض النووي.

يمكن أيضًا رؤية أجسام البر في الخلايا الحية غير الملوثة عن طريق الفحص المجهري الطوري. هذا ما وصفه جيمس (1960) ، الذي لاحظ الكروماتين الجنسي في الخلايا الحية المستزرعة من قطة أنثى ومايلز (1960) ، الذي زرع خلايا من السلى البشري. لاحظ De Mars (1962) ، باستخدام مزارع الخلايا الليفية المأخوذة من خزعات الجلد البشري ، وجود الكروماتين الجنسي في نفس الخلايا في كل من الحالة المعيشية وبعد التثبيت وتلطيخ Feulgen. تم العثور على الكروماتين الجنسي بعد التلوين في نفس الموضع الذي كان عليه في الخلية الحية. ذكر Schwarzacher (1963) أن الخلايا البشرية الحية نمت في المختبركان الكروماتين الجنسي مرئيًا في 46٪ من النوى ، بينما يمكن رؤيته بعد التثبيت والتلوين في حوالي 90٪ من الخلايا. في الـ 10٪ المتبقية من نوى الجنس ، لا يمكن رؤية الكروماتين بأي طريقة. وجد De Mars (1964) أنه في مزارع الخلايا البشرية لا تتشكل أجسام Barr إلا بعد 16 ساعة على الأقل من الانقسام.

يبدو أنه في مزارع الخلايا البشرية ، يرتبط وجود أو عدم وجود أجسام بار بحجم الخلايا (ميتووتش وآخرون.، 1965). أظهرت القياسات التي أجريت على الخلايا البشرية المستزرعة أن عددًا أقل من الخلايا ذات النوى الكبيرة جدًا كان بها أجسام بار ، بينما تميل النوى الأصغر إلى احتواء العديد من مركزات الكروموسومات بحيث لا يمكن تمييز أجسام بار. وهكذا يبدو أن أجسام بار موجودة بشكل تفضيلي في نوى ذات حجم متوسط. يشير هذا إلى أن تكوين أجسام بار مرتبط بدرجة تكثف النواة ككل ، لكن أجسام بار ستتكثف في المواقف التي لا تتكثف فيها بقية الكروماتين.

يتوافق غياب الكروماتين الجنسي في أكبر نوى مع النتائج التي توصلت إليها الأجنة المبكرة. يمكن رؤية أجساد البر في أجنة الإناث باستثناء الأجنة الأقدم. قام Glenister (1956) بفحص 22 من الذكور و 12 أنثى من الأجنة البشرية ، بطول 18-150 ملم. في كل منهم ، يتوافق وجود أو عدم وجود الكروماتين الجنسي مع الحالة النسيجية للغدد التناسلية. في الأجنة الأنثوية ، كان 30-50 ٪ من النوى تحتوي على الكروماتين الجنسي. وجد Klinger (1957) أنه في 21 جنينًا كانت حالة الكروماتين الجنسي متوافقة مع الأعضاء التناسلية الخارجية وتشكل الغدد التناسلية لثلاثة أجنة أخرى ، والتي كانت أصغر من أن يتم جنسها بهذه الطريقة ، احتوى أحدهما على الكروماتين الجنسي وافتقاره اثنان . درس بارك (1957) أقسامًا متسلسلة من 33 بشريًا و 18 من مكاك الأجنة ، ينتمون إلى معهد كارنيجي بواشنطن. تراوحت أعمار الأجنة البشرية بين 36 ساعة و 24 يومًا (أصغرها كان في مرحلة الخلايا ثنائية الخلية) ، وكانت أجنة المكاك بين 9 و 34 يومًا. في الأجنة البشرية ، شوهد الكروماتين الجنسي لأول مرة في الأرومة الغاذية في حوالي اليوم الثاني عشر من الحمل وفي الجنين نفسه بعد حوالي 16 يومًا. في أجنة المكاك ، بدأ ظهور الكروماتين الجنسي في اليوم العاشر في الأرومة الغاذية ، بينما ظهرت أعداد أكبر من أجسام بار في الجنين في اليوم التاسع عشر. أما الأجنة الأخرى المتساوية في العمر فلم يكن لها لونين جنسي. تتوافق هذه النتائج مع الملاحظات التي أجراها غراهام (1954 أ ، ب) على أجنة القط وأوستن وأموروسو (1957) ، اللذان اقترحا أن غياب الكروماتين الجنسي في الأجنة المبكرة مرتبط بالحجم الكبير لخلاياهم. نوى.

تمت مراجعة نتائج الكروماتين الجنسي في الخلايا السرطانية بواسطة لينوكس (1963) وتافاريس (1966). عادةً ما يبدو أن حالة الكروماتين الجنسي هي نفس حالة المضيف. ومع ذلك ، يبدو أن teratomata يقدم استثناءً مثيرًا للاهتمام ، كما أوضحه لأول مرة هانتر ولينوكس (1954). تحتوي جميع المسخيات عند الإناث على الكروماتين الجنسي ، كما يوجد الكروماتين الجنسي أيضًا في المسخي عند نصف الذكور ، بينما يفتقر النصف الآخر إليه. أوضح لينوكس هذا على افتراض أن المسخية تنشأ عن اندماج الخلايا أحادية الصيغة الصبغية ، وبالتالي ، يمكن أن تؤدي خليتان ذكريتان أحاديتان ، تحتوي كل منهما على كروموسوم X ، إلى ظهور خلية بها كروموسومان X ، والتي من شأنها أن تفسر جسم بار. من ناحية أخرى ، أشار AI Taylor (1963a) ، الذي أبلغ عن نتائج شاذة لكروماتين الجنس في نسبة من المسخي الجنيني وبعض الأورام الجنينية الأخرى ، إلى أن التفسير الأكثر ترجيحًا هو وجود دستور كروموسوم جنسي غير طبيعي ، مثل XO ، XXY ، إلخ.

وجد Atkin (1960) ، الذي عمل على أورام الرحم والأورام الأخرى لدى النساء ، أنه عند وجود الكروماتين الجنسي ، كان لدى أولئك الذين لديهم عدد شبه ثنائي الصبغيات من الكروموسومات جسم كروماتين جنسي واحد في غالبية النوى ، في حين أن الأورام التي تحتوي على عدد شبه رباعي الصبغيات من الكروموسومات كان له جسمان من الكروماتين الجنسي في معظم النوى. سيتم مناقشة أهمية هذه النتيجة في القسم التالي.


هيئة البر

جسم البر هو كروموسوم X معطل ومكثف موجود في الخلايا الأنثوية.

نظرًا لأن الإناث تمتلك اثنين من الكروموسومات X والذكور لديهم كروموسوم X واحد وكروموسومات Y ، فإن أجسام Barr ضرورية لتنظيم كمية منتج الجين المرتبط بـ X الذي يتم نسخه. للتأكد من أن جرعات المنتجات الجينية المرتبطة بـ X تظل متشابهة بين الذكور والإناث ، يصبح أحد الكروموسومات X في الأنثى مكثفًا للغاية - جسم Barr. ينتج عن هذا المعلومات الجينية عن الكروموسوم التي يتعذر الوصول إليها للبروتينات التي تسبب النسخ الجيني. وهذا ما يسمى بتعويض الجرعة.

يعتبر تعطيل كروموسوم X عشوائيًا ويحدث في مرحلة مبكرة من التطور ، ومع ذلك ، فإن حوالي 10٪ من الجينات الموجودة على الكروموسوم X المعطل تتجنب أن يتم إسكاتها [1].

عدد أجسام Barr في الخلية أقل بمقدار واحد من عدد الكروموسومات X. على سبيل المثال:

  • في الأنثى العادية ذات النمط الجيني 46XX ، سيكون عدد أجسام البر 1.
  • في الذكر العادي ذي النمط الوراثي 46XY ، سيكون عدد أجسام البر 0.

ومع ذلك ، في الذكر المصاب بمتلازمة كلاينفيلتر (حيث يكون التركيب الوراثي هو 47XXY) ، سيكون عدد أجسام بار أيضًا 1 [2] [3].

لحساب عدد أجسام Barr ، يكون لدى الفرد الصيغة: يمكن استخدام Xn-1.

ترنيم

اكتشفت عالمة الوراثة البريطانية ماري ليون Lyonization عندما وجدت أن مجموعات الكروموسومات التي تحتوي على أكثر من كروموسوم X تخضع لتعطيل X. وبالتالي جاءت بفرضية ليون التي يعتمد اكتشافها عليها.

هذه طريقة محافظة يتم فيها إغلاق كروموسوم X ، من أجل تكوين جسم بار. Lyonization هي العملية التي يتم فيها ضغط الكروموسوم في جسم بار صغير كثيف. هنا يتم تعطيل معظم الجينات بحيث لا يتم نسخها.

يسمح Lyonization للإناث بالحصول على "الجرعة" المعتادة من الجينات حيث أن الذكور لديهم بالفعل عدد أقل من الجينات بسبب وجود كروموسوم Y الأصغر من كروموسوم X للإناث اثنين من الكروموسومات XX [4].

  • يكون التعطيل عشوائيًا في مرحلة مبكرة من التطوير
  • بمجرد إبطال مفعولها ، فإن جميع الخلايا النسلية يكون لها نفس كروموسوم X معطل

عدم تنشيط RNA و X.

يتم التحكم في عملية التعطيل بواسطة جينين: Xist و Tsix (إذا لاحظت أنهما متضادان لبعضهما البعض)

يتم التعبير عن Xist فقط في الخلايا التي تحتوي على 2 كروموسوم X (إناث) ولديها القدرة على تجنيد العديد من البروتينات الصامتة لتمييز كروموسوم X غير المشفر في المستقبل [5].


أجساد بر في الذكور؟ - مادة الاحياء

في تلك الأنواع التي يتم تحديد الجنس فيها من خلال وجود كروموسوم Y أو W بدلاً من ثنائية الصبغيات من X أو Z ، هيئة البر هو كروموسوم X غير النشط في خلية أنثوية.
المقال كامل >>>

ال بار هيئة يُشار إليه بالسهم ، فهو يحدد X (Xi) غير النشط. 2.6 بار جثث. 2.6.1 الجينات المعبر عنها على كروموسوم X غير النشط.
المقال كامل >>>

ما هو بار هيئة؟ معنى بار هيئة مجال طبي. ماذا فعلت بار هيئة يقصد؟ . بار هيئة كروماتين الجنس. . بار هيئة. بار- فيروس ابشتاين. الباراموندي.
المقال كامل >>>

بار هيئة - ويكيبيديا، الموسوعة الحرة . ما هو) بار هيئة - يحتوي قاموس علم الحيوان لدينا على علم البيئة وعلم وظائف الأعضاء و. بار هيئة: التعريف من Answers.com.
المقال كامل >>>

في تلك الأنواع التي يتم تحديد الجنس فيها من خلال وجود كروموسوم Y أو W بدلاً من ثنائية الصبغيات من X أو Z ، أ بار هيئة هو كروموسوم X غير النشط.
المقال كامل >>>

ما هو) بار هيئة - يحتوي قاموس علم الحيوان لدينا على علم البيئة وعلم وظائف الأعضاء و. بار هيئة يظهر الكروموسوم X الفردي المكثف على شكل تلطيخ كثيف.
المقال كامل >>>

ما هو بار هيئة؟ معنى بار هيئة كمصطلح قانوني. ماذا فعلت بار هيئة يعني في القانون؟ . أعلن Ohno أن كل بار هيئة كان كروموسوم X ، وإن كان.
المقال كامل >>>

ال بار هيئة هو أحد الكروموسومات X. مظهره المضغوط. بار جثث هي كروموسومات X غير نشطة "مطلية" بـ XIST RNA. ال . بار جثث .
المقال كامل >>>

البحث عن السيارات الجسم في بار، SC؟ البحث عن السيارات الجسم والمزيد في بار، SC في JustClickLocal.com
المقال كامل >>>

ابشتاين بار فيروسات ، معلومات ، علوم ، بحث ، حقائق ، طبيعية. الضرر الذي أحدثه إبشتاين بار يمكن أن يتسبب الفيروس أيضًا في حدوث طفرات جينية في هيئة. .
المقال كامل >>>

بار هيئة تم تقديم الاختبار في الألعاب الأولمبية عام 1966 ، في محاولة ل. قد يكون اختبار هؤلاء الأفراد إيجابيًا لوجود a بار هيئة. .
المقال كامل >>>

مسحة الشدق ، اختبار الكروماتين الجنسي ، بار الجسم . كل كروموسوم X ، أكثر من واحد ، يشكل كروماتين جنسي (بار هيئة) في نواة الثدييات. .
المقال كامل >>>

تعريف ال بار هيئة من قاموس Merriam-Webster على الإنترنت مع النطق الصوتي وقاموس المرادفات وكلمة اليوم وألعاب الكلمات.
المقال كامل >>>

تعريف ال بار+هيئة من قاموس ميريام وبستر الطبي مع أمثلة ونطق. . تعامل مع الكروماتين الجنسي ، المعروف الآن باسم بار هيئة. .
المقال كامل >>>

بار هيئة: كتلة من الكروماتين الجنسي المكثف في نوى الخلايا الجسدية الأنثوية الطبيعية بسبب عدم نشاط كروموسوم X. . ال بار هيئة يمثل .
المقال كامل >>>

مقالة موسوعة بريتانيكا على الإنترنت على بار هيئة (علم الوراثة) ،. خلية جسدية للأنثى الطبيعية ، يتم تعطيل أحد الكروموسومات X بشكل عشوائي. هذه .
المقال كامل >>>

بار,هيئة، قاموس الأحياء ، قاموس الأحياء ، مصطلحات علم الأحياء ، مصطلحات علم الأحياء ، اختصارات علم الأحياء. ال بار هيئة يعتبر الكروموسوم بشكل عام.
المقال كامل >>>


تعويض الجرعة للكروموسومات الجنسية

الثدييات و ذبابة الفاكهة كلاهما لهما أنظمة تحديد الجنس XX - XY. ومع ذلك ، نظرًا لأن هذه الأنظمة تطورت بشكل مستقل ، فإنها تعمل بشكل مختلف فيما يتعلق بتعويض الاختلاف في جرعة الجين (وتحديد الجنس وندش انظر أعلاه). تذكر ، في معظم الحالات ، تعمل الكروموسومات الجنسية كزوج متماثل على الرغم من أن الكروموسوم Y فقد معظم المواقع عند مقارنته بالكروموسوم X. عادة ، كان الكروموسومات X و Y متشابهة مرة واحدة ، ولكن لأسباب غير واضحة ، تدهورت الكروموسومات Y ، وتحولت ببطء وفقدت مواقعها. في الثدييات الحديثة ، تحتوي كروموسومات Y على عدد قليل جدًا من الجينات المتبقية بينما تظل الكروموسومات X كما هي. هذه سمة عامة لجميع الكائنات الحية التي تستخدم أنظمة تحديد الجنس القائمة على الكروموسوم. احتفظت الكروموسومات الموجودة في كلا الجنسين (X أو Z) بجيناتها بينما فقد الكروموسوم الموجود في جنس واحد فقط (Y أو W) معظم جيناتهم. في كلتا الحالتين هناك اختلاف في جرعة الجين بين الجنسين: على سبيل المثال XX للإناث جرعتان من جينات الكروموسوم X بينما لدى الذكور XY جرعتان فقط. يجب تعويض جرعة الجين هذه في عملية تسمى تعويض الجرعة. هناك نوعان من الآليات الرئيسية.

في ذبابة الفاكهة والعديد من الحشرات الأخرى ، لتعويض الذكور الذين لديهم كروموسوم X واحد فقط ، يتم التعبير عن الجينات الموجودة عليه بضعف المعدل الطبيعي. تعيد آلية تعويض الجرعة هذه التوازن بين البروتينات المشفرة بواسطة مرتبط بـ X الجينات وتلك التي صنعها الجينات الصبغية.

في الثدييات ، يتم استخدام آلية مختلفة تسمى تعطيل كروموسوم إكس.

تثبيط كروموسوم إكس في الثدييات

في الثدييات ، يعمل نظام تعويض الجرعات عند الإناث وليس الذكور. في الأجنة XX ، يتم اختيار X واحد في كل خلية بشكل عشوائي ويتم تمييزه للتثبيط من خلال التعبير عن RNA طويل غير مشفر زيست. ال زيست يبقى الحمض النووي الريبي في النواة ويقتبس & ويقطع الكروموسوم X ، ويجند البروتينات التي تؤثر على تعبئة الكروموسوم. يصبح كروموسوم X هذا كروماتين متغاير مضغوط للغاية. يتم قمع تعبير Xist على الكروموسوم الآخر ، لذلك يظل أكثر كروماتين حقيقي معبأ بشكل فضفاض.

من هذه النقطة فصاعدًا ، سيكون هذا الكروموسوم غير نشط ، ومن هنا جاء اسمه X.غير نشط (Xأنا). كروموسوم X الآخر ، X.نشيط (Xأ) ، لا يتأثر. Xأنا يتم نسخه خلال المرحلة S وينتقل أثناء الانقسام الفتيلي تمامًا مثل أي كروموسوم آخر ولكن لا يُسمح مطلقًا بتشغيل معظم جيناته. يظهر الكروموسوم ككتلة مكثفة داخل نوى الطور البيني تسمى هيئة البر. مع تعطيل الجينات على كروموسوم X واحد ، يكون للإناث نفس عدد الجينات العاملة المرتبطة بالكروموسوم X مثل الذكور.

الآلية الدقيقة التي تستخدمها الخلايا & quot؛ عد & quot؛ لكروموسومات X الخاصة بهم ليست واضحة تمامًا. بشكل أساسي ، تترك جميع خلايا الثدييات كروموسوم X واحدًا نشطًا ، حتى عند وجود أعداد غير طبيعية من الكروموسومات X.

  • الإناث ذوات النمط الوراثي X (XXX) الإضافي لديهن جسدان بار و 1 X نشط.
  • الذكور الذين لديهم X (XXY) إضافي لديهم جسم بار واحد و 1 X نشط.

يؤدي هذا التعطيل العشوائي لكروموسوم X واحد إلى ظاهرة شائعة في القطط. الجين المألوف المرتبط بـ X هو البرتقالي الجين (ا) في القطط. ال يا س يقوم الأليل بترميز إنزيم ينتج عنه صبغة برتقالية للشعر. ال يا ب يتسبب الأليل في جعل الشعر أسود. الإناث متغايرة الزيجوت لها نمط ظاهري مرقش باللونين البرتقالي والأسود يعرف باسم صدف السلحفاة. هذا بسبب وجود بقع من خلايا الجلد التي تحتوي على كروموسومات X مختلفة معطلة. في كل شعرة برتقالية الحرف Xأنا كروموسوم يحمل يا ب الأليل غير نشط. ال يا س أليل على Xأ وظيفية وصُنعت أصباغ برتقالية. في الشعر الأسود يكون العكس هو الصحيح ، Xأنا الكروموسوم مع يا س الأليل غير نشط و Xأ الكروموسوم مع يا ب الأليل نشط. نظرًا لأن قرار التعطيل يحدث مبكرًا أثناء التطور الجنيني ، تستمر الخلايا في الانقسام لتكوين بقع كبيرة على جلد القطط البالغة حيث يتم تعطيل أحدهما X أو الآخر. ال البرتقالي الجين في القطط هو دليل جيد على كيفية تأثير نظام تعويض الجرعات في الثدييات على التعبير الجيني. ومع ذلك ، فإن معظم الجينات المرتبطة بـ X لا تنتج مثل هذه الأنماط الظاهرية للفسيفساء الدراماتيكية في الإناث متغايرة الزيجوت.

الشكل ( PageIndex <3> ): العلاقة بين النمط الجيني والنمط الظاهري لجين مرتبط بـ X في القطط. الأليل O O = البرتقالي بينما
O B allele = أسود. (الأصل- Harringtion-CC: AN)

مثال أكثر نموذجية هو F8 الجين في البشر. يصنع العامل الثامن بروتينات تخثر الدم في خلايا الكبد. إذا كان الذكر مصابًا بالهيميزيجوس بالنسبة لأليل متحور ، فإن النتيجة هي الهيموفيليا من النوع A. إناث متغايرة الزيجوت ، هؤلاء الناس F8 + /F8 - ليس مصابًا بالهيموفيليا لأنه على الرغم من أن نصف خلايا الكبد لديهم لا تصنع العامل الثامن (لأن X مع F8 + الأليل غير نشط) علبة 50٪ الباقية. نظرًا لأن بعض خلايا الكبد تصدر بروتينات العامل الثامن إلى مجرى الدم ، فإن لديهم القدرة على تكوين جلطات دموية في جميع أنحاء أجسامهم. لا تنتج الفسيفساء الجينية في خلايا أجسامهم نمطًا ظاهريًا للفسيفساء.

الشكل ( PageIndex <4> ): تمتلك الإناث غير المتجانسة لطفرة F8 مزيجًا من خلايا الكبد حيث يتم تعطيل الكروموسوم F8 + أو F8. نظرًا لأن الأشخاص الذين لديهم النمط الجيني F8 + / F8 لديهم نفس النمط الظاهري ، تخثر الدم الطبيعي ، مثل F8 + / F8 + الأشخاص ، يتم تصنيف الطفرة F8 على أنها متنحية. (الأصل- Harringtion / Locke-CC: AN)

إن توقع التهجينات الجينية مع الجينات المرتبطة بالكروموسوم X يتبع ذلك الخاص بالجينات الصبغية ، مع تذكر أن كل مشيج يحتوي على كروموسوم جنسي واحد فقط.

قطة أنثى صدف السلحفاة وقطة سوداء لديها 8 ذرية. كم من المتوقع أن يكون ذبل السلحفاة؟

يكشف استخدام مربع بونت أن 25٪ (أو اثنتين) من النسل يتوقع أن تكون ذرية ذبل.

إذا كنت قادرًا على استنساخ قطة صدف السلحفاة ، فهل سيكون نمط العلامات البرتقالية والسوداء متطابقًا في الاستنساخ؟ لما و لما لا؟

من غير المحتمل أن يكون النمط متطابقًا لأن تعطيل الكروموسوم X يحدث أثناء التطور الجنيني. عندما يكون القط المستنسخ في المراحل الأولى من التطور ، فإن الكروموسومات X ذات الأليلات البرتقالية والسوداء سيتم تعطيلها بشكل عشوائي وتمريرها خلال كل انقسام حيث يتم تكوين المزيد من الخلايا.

أنثى متغايرة الزيجوت (النمط الجيني F8 + /F8 و [مدش] ) حاملة لأليل الهيموفيليا. شريكها ذكر مع تخثر دم طبيعي. ما هو احتمال إصابة ابنهم بالهيموفيليا؟ ماذا عن الابنة؟

سيكون الابن إما F8 + Y أو F8 و [مدش] Y (50٪ مصابين بالهيموفيليا). الابنة ستكون اما F8 + /F8 و [مدش] أو F8 + /F8 + (0٪ بالهيموفيليا).


الجينات المرتبطة بالجنس

للتحقيق في أليل العين البيضاء الطافرة ، تزاوج مورجان بين ذبابة بيضاء العينين مع أنثى ذات عيون حمراء (نوع بري). كما هو موضح في هذا الشكل ، فإن كل من F1 النسل لديه عيون حمراء ، مما يدل على أن أليل العيون البيضاء كان متنحي. عندما قام مورغان بتربية ف1 جيل يطير إلى بعضهم البعض ، لاحظ النسبة الكلاسيكية 3: 1 للأحمر: العيون البيضاء ، ومع ذلك ، أظهر الذكور فقط سمة متحولة. كان لدى جميع الإناث ونصف الذكور سمة من النوع البري ، مما دفع مورغان إلى افتراض أن الجين المشفر للون العين يجب أن يكون مرتبطًا بتحديد الجنس.


شكل. الميراث المرتبط بالجنس. (اضغط على الصورة للتكبير)

مثل البشر ، أنثى ذباب الفاكهة لها اثنان X الكروموسومات (XX) والذكور لديهم واحد X و واحد ص (س ص). إذا كان جين لون العين موجودًا على X كروموسوم ، فإن هذا يفسر سبب ندرة ظهور هذه السمة في الإناث (أي أن لكل أنثى نسخة واحدة على الأقل من الأليل السائد من النوع البري). ومع ذلك ، سيُظهر الذكور سمة متحولة لأن لديهم واحدة فقط X كروموسوم ولا يوجد جين مطابق للون العين على ص كروموسوم. أظهرت هذه الدراسة أن الجين الخاص بلون العين D. melanogaster يقع في X كروموسوم وقدم المزيد من الأدلة لنظرية الكروموسوم للوراثة. تسمى الكروموسومات X و Y. الكروموسومات الجنسية لأنها تحدد جنس الفرد. تسمى الجينات الموجودة على هذه الكروموسومات الجينات المرتبطة بالجنس. يشار إلى جميع الكروموسومات الأخرى في الخلية (أي بخلاف الكروموسومات الجنسية) باسم جسمية.


نتائج

فحص Autoantisera.

نظرًا لأن مضادات المناعة من المرضى الذين يعانون من أمراض المناعة الذاتية تحتوي غالبًا على أجسام مضادة ضد مجموعة متنوعة من المكونات داخل الخلايا (29 ، 30 ، 38) ، قمنا بفحص احتمال أن تحتوي الأمصال من بعض مرضى المناعة الذاتية على أجسام مضادة ضد جسم بار. تم فحص Antisera من 255 مريضًا من مرضى المناعة الذاتية يعانون من الذئبة الحمامية الجهازية أو تصلب الجلد أو مرض النسيج الضام المختلط عن طريق التألق المناعي غير المباشر لتلطيخ جسم بار. تم اختبار الخلايا الليفية للذكور (GM00468 46 ، XY) والإناث (GM00254 47 ، XXX) بشكل زوجي مع كل مصل مناعي ذاتي عند 1:20 و 1: 200 تخفيف من المصل وفحصها بواسطة الفحص المجهري بالضوء الفلوري. تم فحص أكثر من 100 خلية من مجالات متعددة وبتكبيرات مختلفة لكل تخفيف مصل. تم فحص كل عينة مصل لنمط تلطيخ الفلورسنت المتسق مع الارتباط بجسم بار. نظرًا لأن جميع كروموسومات X التي تزيد عن واحد لكل جينوم ثنائي الصبغة معطلة (قاعدة N-1) (3 ، 4) ، يجب أن تحتوي الخلايا الأنثوية 47 ، XXX على بنيتين نوويتين ملطختين بشكل تفضيلي مرتبطان كثيرًا بالغشاء النووي ، ولا ينبغي للخلايا الذكورية إظهار أي تلطيخ لمثل هذه الهياكل إذا كان المصل يحتوي على أجسام مضادة ضد جسم بار. أظهر الفحص الأولي لـ 255 مصل مناعي ذاتي بتخفيفين مختلفين أن غالبية الأمصال تحتوي على أجسام مضادة ذاتية ضد المستضدات النووية ، ولكن لوحظ أيضًا تلطيخ مستضدات السيتوبلازم بشكل شائع (لم تظهر البيانات). مصل واحد ، لا. 154 ، نمط التألق المناعي عن طريق الفحص المجهري البصري بما يتفق مع تلطيخ جسم بار حيث أظهرت 47 ، XXX من الخلايا الليفية الأنثوية تلطيخًا أكثر كثافة بشكل واضح لهيكلتين نوويتين متشابهتين في الحجم والموقع لأجسام بار ، و 46 ، تفتقر الخلايا الليفية الذكرية XY إلى هذا التلوين نمط. أظهرت كل نواة أنثوية تقريبًا التي أظهرت تلطيخًا لهياكل شبيهة بالجسم بواسطة DAPI تلطيخًا مناعيًا لنفس الهياكل الشبيهة بالجسم Barr بواسطة المصل 154.

لمزيد من فحص إمكانية تلطيخ جسم بار ، تم استخدام مصل 154 في فحوصات التألق المناعي غير المباشرة للأرومات الليفية البشرية التي تحمل من واحد إلى خمسة كروموسومات X وفحصها بواسطة الفحص المجهري متحد البؤر (الشكل 1). كان عدد الهياكل النووية الفلورية المكثفة الملطخة بالمصل 154 مساويًا لتلك المتوقعة من قاعدة N-1 لتشكيل جسم Barr (الشكل & # x200B (الشكل 1 1). أ & # x02013E). لم تظهر الخلايا الليفية الذكرية أي تلطيخ لهيكل نووي يشبه جسم بار (الشكل & # x200B (الشكل 1 1 أ) ، أظهرت الخلايا الليفية الأنثوية XX تلطيخًا مناعيًا للفلوريسنت لهيكل نووي واحد يشبه الجسم بار (الشكل & # x200 ب (الشكل 1 1 ب) ، أظهرت الأرومات الليفية الأنثوية XXX تلطيخًا لبنيتين شبيهتين بجسم Barr (الشكل & # x200B (الشكل 1 1 ج) ، إلخ. عدم وجود نمط تلطيخ يشبه الجسم بار محلي للغاية في خط الخلية 8121 (الشكل & # x200B (الشكل 1 1 F) ، وهو خط خلية هجين من القوارض & # x02013 بشري يحتوي على كروموسوم X بشري غير نشط لا يشكل جسم بار (5) ، ويدعم أيضًا فكرة أن المصل 154 يحتوي على أجسام مضادة ضد جسم بار.

للتأكد من أن المصل 154 يلطخ جسم Barr ، أجرينا دراسات التلوين مع XIST RNA بواسطة FISH. أظهرت الدراسات السابقة ذلك XIST يتراكم الحمض النووي الريبي فوق كروموسوم X غير النشط و & # x0201cpaints & # x0201d X غير نشط بواسطة FISH (17). لذلك ، تم تلطيخ الخلايا الليفية البشرية (47 ، XXX) أولاً عن طريق التألق المناعي غير المباشر مع مصل 154 ، ثم تم تعريضها لـ FISH باستخدام XIST مسبار الحمض النووي. كما هو مبين في الشكل & # x200B الشكل 2 ، 2 ، إشارات الفلورسنت للمصل 154 (الشكل & # x200B (الشكل 2 2 ب) و ال XIST مسبار (الشكل. & # x200B (الشكل 2 2 ج) (الشكل & # x200 ب (الشكل 2 2 د) للهياكل النووية المتسقة في الحجم والموقع والعدد مع أجسام Barr ، كما هو مؤكد مع تلطيخ DAPI (الشكل & # x200B (الشكل 2 2 أ). تؤكد هذه الدراسات أن فحص 255 من مصل المناعة الذاتية البشري حدد عينة واحدة تحتوي على أجسام مضادة تتعرف على واحد أو أكثر من مكونات جسم بار.

كولوكيشن XIST RNA والمواقع الرئيسية للتلوين المناعي بواسطة مصل المناعة الذاتية 154. التألق المناعي غير المباشر مع مصل المناعة الذاتية 154 (1: 200) متبوعًا بـ RNA FISH مع مسبار ضد XIST تم إجراء الحمض النووي الريبي على خلايا الخلايا الليفية البشرية GM00254 (47 ، XXX). (أ) تلطيخ DAPI. (ب) المناعة بالمصل 154. (ج) FISH مع مسبار ل XIST RNA. (د) الصور المدمجة لـ ب و ج.

تحليل الكروموسومات الطورية.

لتحديد ما إذا كان المستضد (المستضدات) المرتبط بالجسم Barr الذي تم التعرف عليه بواسطة المصل 154 لا يزال مرتبطًا بشكل خاص بالكروموسوم X غير النشط في الطور الطوري ، تم تحليل انتشار كروموسوم الطور الطوري لـ 47 ، XXX من الأرومات الليفية الأنثوية عن طريق التألق المناعي غير المباشر. كما هو موضح في الطور التمثيلي المنتشر في الشكل 3 ، 3 ، أظهر المصل الذاتي مناعة قوية لجميع الكروموسومات في كل من الأنثى (الشكل & # x200 ب (الشكل 3 3 أ) والذكور (الشكل & # x200 ب (الشكل 3 3 ب) ، حيث تظهر بعض المناطق الصبغية تلطيخًا أكثر كثافة من غيرها. لا يبدو أن هناك تلطيخًا تفضيليًا للكروماتين المغاير المركزي في الكروموسومات الطورية. لوحظ أيضًا نمط مماثل من التلوين المناعي مع كروموسومات الطور الطوري من الأرومات الليفية لأجنة الفئران (البيانات غير معروضة). تشير هذه البيانات إلى أن المستضد (المستضدات) المعترف بها بواسطة المصل 154 لا يتم توطينه بشكل تفضيلي فقط على كروموسوم X غير النشط في الطور الطوري ولكنه موجود في جميع كروموسومات الطور الطوري. يشير هذا أيضًا إلى أنه من غير المحتمل أن يلعب المستضد (المستضدات) دورًا فريدًا في تعطيل X. ومع ذلك ، في الطور البيني ، يتم تركيز المستضد (المستضدات) بشكل تفضيلي على X غير النشط (انظر الشكل & # x200B الشكل 1). 1). يتناقض نمط تلطيخ الكروموسومات الطورية مع المصل 154 مع النمط المرئي مع الأجسام المضادة لماكرو H2A1.2 ، والذي يلون بشكل تفضيلي فقط كروموسوم X غير النشط في ينتشر الطور الطوري (23).

تحليل الخلايا الليفية للفأر والخلايا الجذعية الجنينية والأجنة.

كما هو مبين في الشكل & # x200B الشكل 4 ، 4 ، قمنا أيضًا بفحص نمط المناعة المناعية للمصل 154 في الخلايا الليفية للفأر ، والخلايا الجذعية الجنينية ، والأجنة E7.5. التين & # x200B الشكل 4 4 أ و ب تظهر التألق المناعي غير المباشر للخلايا الليفية من ذكور XY و XXX أنثى من الفئران ، على التوالي ، ملطخة بمصل 154 ، ثم تعرض لـ FISH بمسبار لـ زيست RNA. أظهرت نوى الإناث XXX تراكمًا من التألق المناعي في موقعين في ثلاثة من أربعة نوى ، وهي مواقع تتحد أيضًا مع زيست RNA. تتوافق هذه البيانات مع المناعة المناعية للكروموسوم X غير النشط للفأر. أظهر فحص العديد من المستحضرات والحقول (& # x02265100 نوى) المشار إليها & # x0224875 & # x00025 من XXX من الخلايا الليفية للفأر تلطيخًا شديدًا لهيئتين نوويتين. أظهرت تجارب التألق المناعي غير المباشرة المماثلة على الأرومات الليفية الفأرية العادية XX هيكلًا نوويًا واحدًا ملطخًا بشدة مع حجم وموقع يتوافق مع تلطيخ كروموسوم X غير النشط (البيانات غير معروضة). نوى الخلايا الليفية للذكور XY (الشكل & # x200B (الشكل 4 4 أ) لم يُظهر أي دليل على تراكم موضعي للأجسام المضادة مشابه لذلك الذي شوهد في نوى الإناث XX أو XXX. These results strongly suggest serum 154 crossreacts with the inactive X chromosome in mouse cells and that the inactive X chromosome-associated epitope(s) recognized by the autoimmune serum appears to be evolutionarily conserved in humans and mice. This is consistent with the observation that both human and mouse metaphase chromosomes are also immunostained by the autoimmune serum 154 (see above).

Analysis of mouse cells with autoimmune serum 154. Immunostaining with autoimmune serum 154 and Xist FISH were performed on the following. (أ) XY male fibroblasts. (ب) XXX female fibroblasts. (ج) XY male ES cells. (د) XX female ES cells. (ه) Cells from XY male E7.5 embryos. (F) Cells from XX female E7.5 embryos. The staining patterns shown are representative of multiple preparations and fields for each cell type.

Undifferentiated male and female mouse ES cells were also subjected to staining by indirect immunofluorescence with serum 154 to examine the immunostaining pattern before the onset of X inactivation. Undifferentiated female ES cells retain two active X chromosomes and, therefore, do not form a Barr body in interphase cells. Male and female ES cells were first immunostained with serum 154, then subjected to FISH with a probe for Xist RNA. As shown in Fig. ​ Fig.4 4 ج و د, both male and female ES cells exhibited a very diffuse immunostaining pattern in the nucleus with no highly localized accumulation of fluorescence at one or more discrete sites. There appeared to be no preferential colocalization of the antigen(s) with Xist RNA or accumulation of the antigen(s) over either of the X chromosomes in female ES cells before the initiation of X inactivation (Fig. ​ (Fig.4 4 د). These results are consistent with the notion that the major antigen(s) recognized by serum 154 is associated with formation of a Barr body. There also appeared to be no preferential staining of a structure suggestive of a macrochromatin body (more recently identified as the centrosome), an intracellular structure stained in both undifferentiated male and female ES cells by antibodies against histone macroH2A1.2 (24, 25). This further indicates that the Barr body-associated antigen recognized by serum 154 is unlikely to be macroH2A1.2.

We also examined the staining pattern of serum 154 in cells from male and female mouse E7.5 embryos. At this stage, most cells of female embryos have just undergone initiation of X inactivation as suggested by the large proportion (80�%) of cells that exhibit high-level monoallelic association of Xist RNA with the inactive X. The remaining cells exhibit a differential biallelic pattern of Xist RNA association (i.e., a site of low-level Xist RNA accumulation associated with the eventual active X chromosome, and a site of high level Xist RNA accumulation associated with the eventual inactive X chromosome) believed to indicate cells that are undergoing initiation of X inactivation (32, 39). Cells from trypsinized male and female E7.5 embryos were stained by indirect immunofluorescence with serum 154 followed by FISH with a probe for Xist RNA. As shown in Fig. ​ Fig.4 4 ه و F, nuclei from female (and male) E7.5 embryos demonstrated a highly diffuse immunostaining pattern over the entire nucleus with serum 154 and did not exhibit an immunostaining pattern suggestive of localization to the Barr body (or to a macrochromatin body). There was clearly no evidence for colocalization of discrete sites of antibody accumulation with sites of Xist RNA accumulation. Furthermore, close examination of the panel in Fig. ​ Fig.4 4 F of XX E7.5 embryo cells showed one nucleus (on the right) with a differential biallelic pattern of Xist RNA localization (both a weak and a strong site of Xist accumulation) suggestive of a cell in the process of X inactivation. This nucleus did not demonstrate discrete localization of autoantibody staining with either site of Xist RNA expression and accumulation (i.e., the active or inactive X chromosomes), indicating that the autoimmune serum does not recognize an epitope that accumulates on the inactive X chromosome at the same time as Xist RNA. Taken together, these data would suggest that the antigen(s) recognized by serum 154 is unlikely to be involved in the initiation of X inactivation.

Western Blot Analysis.

To determine the range of cellular proteins that react with serum 154 and detect the major proteins recognized by the autoimmune serum, Western blot analysis was performed on total cellular and nuclear proteins from male and female fibroblasts (see Fig. ​ Fig.5). 5). The autoimmune serum recognized a single major 39-kDa polypeptide in human extracts, which was significantly enriched in the nuclear fraction. This 39-kDa band was present at apparently similar levels in both male and female extracts, indicating this major antigen is not female-specific. Two polypeptides at 39 and 41 kDa in mouse extracts also were recognized by serum 154. These murine polypeptides were again enriched in the nuclear fraction and present in both female and male cells at similar levels. If these major polypeptides represent the Barr body-associated antigens recognized by serum 154, they are constituents of the nucleus in both male and female cells and unlikely to function only in X inactivation. This is supported by the observation that the antigen(s) recognized by the autoimmune serum is also present on both male and female metaphase chromosomes (see Fig. ​ Fig.3). 3). Nonetheless, these polypeptides appear to be specifically recruited to the Barr body in female cells at interphase (given the intense immunofluorescence signal at the Barr body relative to background staining) and are likely to be integral components of the interphase Barr body, possibly functioning in the condensation of chromatin of the inactive X (see مناقشة). The size of the major polypeptides recognized by the autoimmune serum argues against the possibility that the Barr body-associated immunofluorescence signal from serum 154 could be because of core histones (27).

Western analysis of human and mouse fibroblasts with autoimmune serum 154. Nuclear (N) or whole cell (T) extracts were prepared from male or female fibroblasts and subjected to Western blot analysis by using autoimmune serum 154. Molecular weights were estimated from molecular weight standards run in adjacent lanes (not shown) and are indicated as labeled.


Scientists untangle Barr body of inactive X chromosome

Scientists at UMass Medical School, the Institut Curie in Paris and Stanford University, have taken a detailed look inside the small, densely packed structure of the inactive X chromosome found in female mammals called the Barr body and developed a model system that may be an important tool for understanding chromosome structure and gene expression.

The inactive X chromosome has long been thought to be a rather amorphous compacted structure, but the new study, published in طبيعة سجية, reveals a highly organized chromosome consisting of two distinct lobes of condensed inactive DNA with smaller structured domains of active DNA embedded in them. These smaller domains, referred to as topologically associating domains, are highly defined genetic "neighborhoods" and are found on other chromosomes as well. These domains have a significant role in gene expression, and their presence within the otherwise inactive Barr body was surprising.

"This is the most detailed molecular view we've been able to obtain of the DNA inside the Barr body," said Job Dekker, PhD, Howard Hughes Medical Institute Investigator, professor of biochemistry & molecular pharmacology and co-director of the Program in Systems Biology. "Under a microscope, the inactive X chromosome is very different than other chromosomes it looks like a condensed, undefined, inactive 'blob.' Our study, using a range of experimental approaches including imaging and genomic methods, describes something else entirely: a highly organized and elaborate structure, rich in features that may silence or activate genes all along the chromosome."

Although DNA is composed of a linear sequence of bases, it doesn't exist inside the cell nucleus in a simple, straight form. Instead, the genome folds and loops back on itself so it can fit inside the tight confines of the nucleus. The shape it takes has a profound influence on which genes in a cell are turned on or off. To properly understand how the genome works to coordinate gene expression, it's necessary to understand how the genome is organized in space inside cells.

In the case of the inactive X chromosome, scientists know that female mammals contain two X chromosomes, one of which is "turned off" to avoid overexpression of genes. This inactive X chromosome can be clearly seen with a microscope as a dense, shapeless, dark stain, called a Barr body. It is thought that the Barr body's dense shape is a result of it being mostly inactive. But the precise structure of the Barr body, how it is condensed and why some pieces of the DNA remain active have been very difficult to explore using even the most advanced imaging technologies, and more recently with genomic approaches based on chromosome conformation capture.

A pioneer in the study of the three-dimensional structure of the genome, Dr. Dekker has developed a suite of chromosome conformation capture technologies -- biochemical techniques for determining how DNA segments interact and are linked to one another, which are the heart of the "3C," "5C," and "Hi-C" tools used by researchers worldwide to map the three-dimensional organization of chromosomes inside cells. Using the Hi-C technology, Dekker and colleagues were able to construct a detailed view of the shape and architecture of the inactive X chromosome.

To unravel the structure of the inactive X chromosome, Dekker and colleagues first had to address some major obstacles. One problem, according to Bryan R. Lajoie, a bioinformatician in the Dekker lab, is that it's all but impossible to tell the inactive X chromosome apart from active X chromosome given that they have virtually the same sequence. "The mice models we use in the lab lack the diversity we need genetically to be able to make this sort of distinction," he said.

"In order to properly determine the three-dimensional structure of the chromosomes using the Hi-C sequencing technology, we crossed two different mouse strains and built a new computational approach using naturally occurring mutations in one of the X chromosomes as guideposts," said Lajoie. "By filling in the gaps computationally, we were able to connect enough dots to begin building a three-dimensional model of the inactive X inside the Barr body."

What they found was that the Barr body wasn't a single dense mass of DNA but instead is composed of two separately packed lobes separated by a highly repetitive segment of DNA called a macrosatellite repeat, found only in a few places in the genome. Dekker speculates that these macrosatellite repeats are responsible for packing and organizing DNA inside the Barr body. When the team used CRISPR technology to surgically remove the macrosatellite repeat from the chromosome, they found that the bi-lobed structure disappeared.

"It's remarkable, that a single element can have such a global impact on shape and function of a chromosome," said Edith Heard, PhD, chair of epigenetics and cellular memory at the Institut Curie in Paris.

Though mostly inactive, there are still clusters of genes inside the lobes that are being expressed. These genes reside inside topologically associating domains (TADs), which organize the genome into neighborhoods separated by boundaries rich in CTCF proteins, which repress transcription. This finding suggests that TADs play a role in making organizing gene expression within the otherwise inactive lobes of the silent X chromosome.

"In order for a gene to be expressed inside the inactive Barr body it had to be located inside a TAD. It's possible that TADs may be playing a kind of protective role, allowing genes to be accessible for expression even when they are located inside the condensed and inactive chromosome," said Dekker.

This breakthrough establishes the inactive X chromosome as a powerful and unique model system for studying the relationship between the spatial organization of the genome and gene expression and will help scientists learn more about how the genome works inside living cells.


Study Sex Chromosomes and Sex-Linked Traits

In the diploid genome of human beings, there are 46 chromosomes, 44 of which are autosomes and two of which are sex chromosomes. The individual inherits one of these chromosomes from each parent.

The human sex chromosomes are called the X chromosome and Y chromosome. Individuals with two X chromosomes (44 + XX) are female. Individuals with one X chromosome and one Y chromosome (44 + XY) are male. (44 + YY individuals do not exist, since the chromosome Y is exclusively inherited from the father.)

The XY System

More Bite-Sized Q&As Below

2. What are the homologous and heterologous portions of the human sex chromosomes?

The homologous portion of human sex chromosomes is the part which contains genes with alleles in both the Y and X sex chromosomes. The homologous portions are mostly located in the central part of the sex chromosomes, near the centromere.

The heterologous portion of human chromosomes is the part whose genes do not have corresponding alleles in the other sex chromosome. These genes are mostly located in the peripheral regions of the arms of the Y and X chromosomes.

3. Concerning the sex chromosomes of the XY system, which type of gamete do male and female individuals respectively produce?

The individual of the male sex is XY and therefore he forms gametes containing either the X chromosome or the Y chromosome in a 1:1 proportion. The individual of the female sex is XX and therefore only forms gametes containing an X chromosome.

4. Is it possible for the X chromosome of a woman to have come from her father?

It is not only possible for a woman's X chromosome to come from her father it is certain. Every woman has an X chromosome from her father, while the other X chromosome comes from her mother.

However, in men, the X chromosome always comes from the mother whereas the Y chromosome from the father.

5. For a geneticist who wants to map the X chromosome of the mother of a given family (without access to her DNA, only the genetic material of her offspring), is it better to analyze the chromosomes of her daughters or sons? 

To analyze the X DNA of a mother (assuming no access to her own genetic material), it makes more sense to study the genetic material of her sons, since all the X chromosomes of males come from the mother, whereas daughters have X chromosomes from the mother and from the father. By researching the genetic material of her sons, it is certain that the studied X chromosome is from the mother.

6. Do the genes of the X and Y chromosomes only determine sex characteristics?

Besides sex genes, sex chromosomes also contain autosomal genes, which codify several proteins related to nonsexual traits.

7. What is the inactivation of the X chromosome? What is a Barr body?

The inactivation of the X chromosome is a phenomenon that occurs in women. Since women have two X chromosomes, only one of them remains active and functional and mixed with chromatin while the other remains condensed and inactive.

In the same woman, in some cell lineages, the functional X chromosome is the one from the father in other cell lineages, the functional chromosome is the X chromosome from the mother. This is the feature of a condition known as mosaicism (related to the X chromosome).

Under a microscope, the inactive X chromosome generally appears as a granule in the periphery of the nucleus. This granule is called the Barr body.

Select any question to share it on FB or Twitter

Just select (or double-click) a question to share. Challenge your Facebook and Twitter friends.

Sex Aneuploidies

8. What are the main diseases caused by errors in the number of sex chromosomes in the cells of an individual?

Diseases caused by an abnormal number of sex chromosomes are called sex aneuploidies.

The main sex aneuploidies are: 44 + XXX, or trisomy X (women whose cells have an additional X chromosome) 44 + XXY, or Klinefelter's syndrome (men whose cells have an extra X chromosome) 44 + XYY, or double Y syndrome (men whose cells have an additional Y chromosome) and 44 + X, Turner’s syndrome (women whose cells lack an X chromosome).

Other Sex Determination Systems

9. Besides the XY system, are there other sex determination systems?

Some animals have a sex determination system different from the XY system.

The X0 system is the sex determination system of many insects. In this system, females are XX and males have only one X chromosome (a condition represented by X0).

In birds, in some fish and in lepidopterae insects (butterflies), sex determination is carried out through the ZW system. In this system, females are ZW and males are ZZ.

In another system, called the haploid-diploid sex determination system, one of the sexes is represented by the fertilized diploid individual and the individual of the opposite sex is formed by parthenogenesis, and is haploid (this occurs in bees and other insects).

X-linked Traits

10. What are X-linked traits?

X-linked traits are phenotypic traits conditioned by genes located in the non-homologous (heterologous) portions of the X chromosome.

11. How many alleles of genes that condition X-linked traits do female and male individuals respectively present?

For each gene corresponding to an X-linked trait, women always have two alleles, since they have two X chromosomes. Men only have one allele of genes related to X-linked traits, since they have one X chromosome.

The Genetics of Hemophilia

12. What is the clinical deficiency presented by hemophilic people? What is the genetic cause of that deficiency?

Hemophilia is a disease characterized by impaired blood clotting. People affected by it are more prone to internal and external hemorrhages.

Patients with hemophilia A present an alteration in the gene that codifies factor VIII of blood clotting, a gene located in the non-homologous portion of the X chromosome. Patients with hemophilia B present a defect in the gene that codifies clotting factor IX , a gene also located in the non-homologous region of the X chromosome. Therefore, both diseases are X-linked diseases.

13. What are all the possibilities of genotypes and phenotypes formed in the combination of alleles responsible for the production of factor VIII?

Considering the alleles Xh and X, where Xh represents the allele that conditions hemophilia A, in women, the possible genotypes are XX, XXh and XhXh. In men, the possible genotypes are XY and XhY. Concerning the phenotypes, factor VIII is produced in every individual with at least one non-affected X chromosome. Therefore, XX and XXh women and XY men are normal. Only XhXh womenਊnd XhY men have the disease.

14. Why are hemophilic women rare?

There are more hemophilic men than hemophilic women because women need to have two affected X chromosomes to develop the disease, whereas, in men, the disease is present when their single X chromosome is affected.

15. Is it possible for the son of a couple made up of a hemophilic man (XhY) and a non-hemophilic noncarrier (XX) woman to be hemophilic?

If the mother is not affected by the disease and is a noncarrier of the gene (she does not have an Xh allele), it is impossible for their sons to be hemophilic since the X chromosome of males always comes from the mother. Hemophilic sons are only possible when the mother is hemophilic (homozygous for the hemophilic gene, a very rare situation) or is a carrier of an affected X chromosome (XXh).

عمى الألوان

16. What is the clinical manifestation of the disease known as Daltonism?

X-linked daltonism, also known as color blindness, is a disease in which the affected individual sees the color red as green or confuses these two colours.

17. What is the type of genetic inheritance of color blindness? Is color blindness more frequent in men or in women? What is the physiological explanation for color blindness?

Color blindness is passed down through a recessive X-linked inheritance (it is a gene located on the non-homologous portion of the X chromosome).

Color blindness is more frequent in men. since only their single X chromosome needs to be affected for the disease to manifest in them. In women, it is necessary for both X chromosomes to be affected for the disease to appear.

The disease appears due to a defect in the gene that codifies a retinal pigment sensitive to red.

Y-linked Diseases and Holandric Genes

18. Are sex-linked diseases onlyਊssociated with X chromosome genes?

There are many X-linked diseases, such as hemophilia A, hemophilia B and adrenoleukodystrophy, but known Y-linked diseases are few and are very rare.

19. What are holandric genes?

Holandric genes are genes located on the non-homologous region of the Y chromosome. Holandric genes condition phenotypes that emerge only in men, since individuals of the female sex do not present genes from the non-homologous portion of the Y chromosome (which are existent only in men) in their X chromosomes.

The gene that conditions hypertrichosis pinnae (hair in the ears), a phenotype passed down from fathers to sons through the Y chromosome, was widely known as a holandric gene. Some research findings, however, contradict this hypothesis. Read about the research here: Molecular evidence for absence of Y-linkage of the Hairy Ears trait (this link was a contribution of Ron, a visitor to Biology Questions and Answers). This discussion is a very good example of how science progresses.

Sex-Influenced Dominance

20. What is sex-influenced dominance?

Sex-influenced dominance is the phenomenon in which the manifestation of a phenotype of a gene in heterozygosity depends on the sex of the individual. For example, hereditary baldness is a dominant phenotypical form if the individual is male and is a recessive form if the individual is female.

Now that you have finished studying Sex Chromosomes and Sex-Linked Inheritance, these are your options:


Genic Balance Theory of Sex Determination by Calvin Bridges

The theory of genic balance given by Calvin Bridges (1926) states that instead of XY chromo­somes, sex is determined by the genic balance or ratio between X-chromosomes and autosome genomes.

Image Courtesy : gutenberg.org/files/34368/34368-h/images/png29.jpg

The theory is basically applicable to Drosophila melanogaster over which Bridges worked. He found that the genic ratio X /А of 1.0 produces fertile females whether the flies have XX + 2A or XXX + ЗА chromosome complement. A genic ratio (X /А) of 0.5 forms a male fruitfully. This occurs in XY + 2A as well as X0 + 2A. It means that expression of maleness is not controlled by Y- chromosome but is instead localised on autosomes.

The X-chromosomes, however, carry female de­termining genes like Sxl. Bridges further proposed that a genic ratio of less than 0.5 (e.g., XY + ЗА or X/ЗА or 0.33) produced infertile meta-males (super males) while a genic ratio between 0.5 and 1.0 produces intersexes with a lot of morphological and sexual abnormali­ties.

Sterile meta-females (super females) are produced with the genic ratio of 1.5 (3X/2A). The sterile meta-males and meta-females have been called glamour boys and girls of fly world by Dodson.

Chromosome Complement X / A Ratio Sexual Morphology
X X X + 2A 3/2 or 1.5 ميتاف أنثى
X X X + ЗА 3/3 or 1.0 أنثى
XX + 2A 2/2 or 1.0 أنثى
X X + ЗА 2/3 or 0.67 Inter sex
X X X + 4A 3/4 or 0.75 Inter sex
XO + 2A 1/2 or 0.5 ذكر
XY + 2A 1/2 or 0.5 ذكر
XY + ЗА 1/3 or 0.33 Metamale

Sex Chromatin in interphase Nuclei:

Barr and Bertram (1949) found that interphase nuclei of human females stained with orcein possess small distinct chromatin body called sex chromatin, Barr body or X-chromatin. Barr body is found attached to nuclear envelope in oral mucosa, anywhere in the nucleus in nerve cells and as drumstick or small rod at one side of nucleus in neutrophil or polymorphonuclear leucocytes (Davidson and Smith, 1954).

However, the occurrence is not cent per cent— 20-50% in cells of oral mucosa, 10% in neutrophil leucocytes, 85% in nervous tissue and 96% in amniotic and chorionic epithe­lium. Barr body is produced due to partial inactivation of one X-chromosome and develop­ment of facultative heterochromatin in it. Any of the two X-chromosomes can become heterochromatic. It begins in the late blastocyst stage (roughly 16th day of embryonic life), with germ cells being the last to develop one X-heterochromatisation.

Heterochromatisation of one X-chromosome is maintained by a gene Xist (Penny et al 1996) which is expressed only in the inactive chromosome. Heterochromatisation of one X-chromosome provides for dosage compensation in females as it equalises the X-linked genes in the two sexes (males have only one X-chromosome). The X-chromosome is reactivated in meiotic prophase.