X-kromosoom

Inimese x-kromosoom: valgena on märgitud olulisemad geenid

Naise rakutuuma elektronmikrofoto. Üleval: Mõlemad x-kromosoomi piirkonnad on fluorestseeruva valgu abil esile toodud. All: Sama rakutuum töödelduna DAPIga. Noolega on näidatud Barri kehake ehk inaktiivne X (Xi)

X-kromosoom on üks imetajate ja paljude teiste loomade gonosoomidest. X-kromosoom osaleb soo määramises: normaalsetel naistel on kaks X-kromosoomi, meestel on üks X- ja üks Y-kromosoom. Inimese X-kromosoom sisaldab ligikaudu 1100 geeni, millest vaid väike osa vastutab soo määramise eest, enamik määrab muid tunnuseid.

Soo määramine

X-kromosoom osaleb soo määramisel XY ja X0 süsteemis.

Imetajatel (sealhulgas inimesel) määrab soo Y-kromosoomis asuva SRY geeni esinemine või puudumine. SRY geen (ingl Sex-determing region-y) määrab suurenenud testosterooni ehk meessuguhormooni sünteesi loote rakkudes ning ka hilisemas elus. Meessoost lootel on nii testosterooni tase ligi 6–7 korda kõrgem, ning kuna see "kulub" metabolismis kiiremini, sünteesitakse seda kokku ligi 20 korda rohkem kui naistel. Geeni paariline, testosterooni retseptori geen (AR) aga asub X-kromosoomis. Selle deletsioonil ehk kadumisel on küll testosterooni tase kõrge, kuid organism ei saa sellest vajalikku signaali ning testiste ning teiste meessootunnuste arengut ei toimu. Seoses retseptori asumisega X-kromosoomis on naised testosteroonile palju tundlikumad. Neil on kaks X-kromosoomi meeste ühe vastu. Lisaks nendele kahele geenile vastutavad testiste arengu eest geenid ATRX ja DAX1, mis asuvad samuti X-kromosoomis, kuid aktiveerivad selle vaid Y-kromosoomi olemasolul.

Äädikakärbsel Drosophila melanogaster ning mõnel muul putukal määrab soo X-kromosoomide arvu suhe autosoomsetesse kromosoomidesse, kuigi ka Y-kromosoom on olemas. Samas näiteks prussakalistel tähendab X-kromosoomi olemasolu, et isend on emane, selle puudumisel on tegu isasega (seda nimetatakse X0-süsteemiks).

Mitte kõigil organismidel pole X-kromosoomi: lindudel, liblikatel, sisalikel ja mõnel kalaliigil määrab soo ZW süsteem, kus ZZ isend on isane ning WZ emane. Arvatakse, et selle süsteemi puhul on oluline geenidoos.

Mesilastel ja mõnel muul kiletiivalisel määrab soo ploidsus, soo võib määrata ka keskkonna temperatuur (krokodillilised, kilpkonnad).

X-kromosoomi geenid

Tavaliselt on imetajatel kõiki kromosoome kaks ning rakkude meiootilisel jagunemisel homoloogilised ehk sarnased kromosoomid paarduvad. Mehe organismis on X-kromosoomi aga ainult üks ning see paardub Y-kromosoomiga. Kuna X- ja Y-kromosoomid (gonosoomid ehk heterosoomid) on aga teineteisest väga erinevad nii oma suuruse, kuju kui ka geneetilise informatsiooni poolest, siis nendevahelise paardumise teevad võimalikuks X- ja Y-kromosoomide homoloogilised, nn pseudoautosoomsed piirkonnad.

X-kromosoom sisaldab palju olulisi geene. Selleks, et need avalduksid samal määral nii emastel kui ka isastel, modifitseeritakse rakus seda kromosoomi valkudega.

Isastel äädikakärbestel seondub näiteks valk-kompleks X-kromosoomi piirkondadesse, mille geene on rakus kaks korda rohkem avaldada vaja. Emastel imetajatel pakitakse valkude abil juhuslikult üks kahest X-kromosoomist tihedalt kokku, muutes selle niimoodi inaktiivseks. Seda nimetatakse Barri kehakeseks. Kromosoomi pakkimine Barri kehakeseks on juhuslik ning toimub lootelise arengu algstaadiumis. Kõigis keharakkudes ei ole pakitud sama X-kromosoom. Emastel kassidel avaldub see nn "kilpkonnamustrilise" kasukana: kassi kasukas vahelduvad tumedad ja oranžid laigud, kui üks X-kromosoom määrab oranži, teine tumeda värvuse. Mõne olulisema valgu süntees Barri kehakeselt siiski toimub. ZW-süsteemi korral Z-kromosoomi kokkupakkimist ei toimu. Geenide kromosoomidesse jaotumise uurimine on veel pooleli. Kuna teadlased kasutavad geenide leidmiseks kromosoomis erinevaid meetodeid, varieerub ka geenide arv kromosoomi kohta. X-kromosoomis on ligikaudu 2000 geeni, samas kui Y-kromosoomis on teadaolevalt 78 geeni, millest vaid 16 on autosoomse tähtsusega (nn pseudoautosoomsed geenid).

X-liiteline pärandumine

X-liiteliseks pärandumiseks nimetatakse geenide pärandumist, mis asuvad X-kromosoomis.

Meioosi käigus jagunevad sugurakud nii, et rakutuumadesse jääb haploidne ehk ühekordne kromosoomistik. Enne jagunemist vahetavad homoloogilised ehk sarnased kromosoomid võrdse pikkusega osi. Seda nähtust nimetatakse ristsiirdeks ehk krossingoveriks. Meioosi õnnestumiseks peab igas homoloogiliste kromosoomide paaris toimuma vähemalt üks krossingover. Naise organismis, ovogeneesi ajal, toimub X-kromosoomide vaheline ristsiire sarnaselt autosoomidega ja selle tulemusena on lastel alati teistsugune X-kromosoom kui nende emal või nende ema vanematel. Ka mehe organismis toimub spermatogeneesi ajal gonosoomide vahel ristsiire. X- ja Y-kromosoomi omavahelise paardumise, krossingoveri ja järgneva korrektse lahknemise eest vastutavad nende kromosoomide pseudoautosoomsed piirkonnad. Valdav enamus mehe X-kromosoomist pärandub aga edasi muutumatuna.

Munarakkudesse jääb peale jagunemist üks X-kromosoom ning autosoomsed kromosoomid, spermatosoididesse jääb peale autosoomsete kromosoomide kas X- või Y-kromosoom. Munaraku ja spermatosoidi ühinemisel tekib loode, millel on taas diploidne kromosoomistik nagu vanematel, seejuures on üks X-kromosoom alati päritud emalt ning sugu sõltub sellest, kas isalt on päritud X- või Y-kromosoom. Sellest tulenevalt:

• poegadel avalduvad kõik X-kromosoomi geenid, sest pole teist kromosoomi kõrval.
• tütardel retsessiivsed geenid ei avaldu, kui teises X-kromosoomis on dominantsed geenid
• meestel on suurem tõenäosus X-kromosoomis asuvate retsessiivsete haiguste avaldumiseks

(A)

(B)

(C)

X-liiteliste (x-linked) haiguste pärandumine (A) Haigel (affected) isal on dominantne x-liiteline alleel, ema on retsessiivse alleeli suhtes homosügootne ehk terve (unaffected): kõik tütred on haiged, pojad terved. (B) Haige ema on heterosügootne: tal on üks dominantne haige geen, üks retsessiivne terve geen. Nii tütardest kui poegadest 50% on haiged (C) Heterosügootne ema on haiguse kandja (carrier): temal see ei avaldu, sest tal on dominantne terve geen teises x-kromosoomis. Poegadest 50% on haiged, tütardest 50% on haiguse kandjad

X-liitelised haigused (näiteid)

Dominantsed

• Alporti sündroom: neerupuudulikkus ja kuulmiskadu
• Aarsorgi sündroom
• Coffini-Lowry sündroom (CLS)
• Idiopaatiline hüpoparatüreoidism
• Blochi-Siemensi sündroom
• Ornitiin-karbamoüültransferaasi defitsiit
• Retti sündroom (RS)
• D-vitamiini resistentne rikettsia
• Fragiilne X

Retsessiivsed

• Leschi-Nyhani sündroom
• Duchenne'i lihasdüstroofia
• Hunteri sündroom
• Menkesi tõbi (veidrate juuste sündroom)
• Glükoos-6-fosfaadi dehüdrogenaasi defitsiit
• Hemofiilia A ja B
• Fabry tõbi
• Wiskotti-Aldrichi sündroom
• Bruntoni agammaglobulineemia
• Daltonism
• Täieliku androgeense tundetuse sündroom
• Kaasasündinud akveduktaalne stenoos (hüdrotseefalus)
• Päritud nefrogeenne magediabeet

Numbrilised anomaaliad

X-kromosoom

Turneri sündroom:

• Haigel on vaid üks X-kromosoom, puudub paariline Y või teine X.
• Põhjustatud kromosoomide defektsest paardumisest meioosi käigus kas ovogeneesis või spermatogeneesis
• Fenotüübilt naised
• Infertiilsed: nad ei saa lapsi ja neil puudub menstruaaltsükkel
• Erinevaid sümptomeid lühikesest kasvust vaimse alaarenguni (kõik ei pruugi ühel isendil ilmneda)

Klinefelteri sündroom:

• Isendil on üks (või rohkem) Y-kromosoom ning kaks või rohkem X-kromosoomi
• Ülearune X-kromosoom on kokku pakitud Barri kehakeseks
• Fenotüübilt on nad mehed, kuid suguelundid on taandarenenud
• Tavaliselt pikemat kasvu ja füüsiliselt nõrgemad
• Testosterooni süntees on vähenenud, seetõttu võivad neil olla laiad puusad ja areneda rinnad
• Võivad olla ka vaimse alaarenguga, esineda erinevaid sümptomeid

47,XXX sündroom:

• Kaks üleliigset X-kromosoomi on pakitud Barri kehakesteks
• Keskmine IQ võib olla madalam kui normaalsetel õdedel-vendadel, võib olla pikemat kasvu
• Fertiilsed, palju sümptomeid ei esine
• X-kromosoome võib esineda ka rohkem, iga üleliigne X-kromosoom alandab IQ-d keskmiselt 15 punkti

De la Chapelle'i sündroom:

• Genotüübilt 46, XX, kuid fenotüübilt mehed
• X- ja Y-kromosoomi vahelise ristsiirde tulemusena on SRY geen (Sex-determing region-y) Y-kromosoomist liikunud X-kromosoomi, põhjustades testiste arengut ning suurenenud testosterooni sünteesi.
• Infertiilsed

Välislingid

• "X-kromosoomi salajane elu" Novaator, 22. juuli 2013