Y-kromosoom

Allikas: Vikipeedia
Inimese Y-kromosoom

Y-kromosoom (Y-chromosome) on üks gonosoomidest, esineb ainult heterogameetsel sugupoolel (nt isasimetajatel, ka mehel) koos ühe X-kromosoomiga. Y-kromosoom sisaldab tavaliselt peale heterogameetsele sugupoolele spetsiifiliste (Y-spetsiifiliste) geenide ka X-kromosoomiga homoloogset (pseudoautosoomset) regiooni kromosoomi distaalsetes otstes. Imetajate Y-kromosoomis lokaliseeruv Sox-geenidega suguluses olev geen (SRYSox-related gene on the Y-chromosome) määrab valgulise testiseid determineeriva faktori (TDF) kaudu meheks kujunemise. Inimese Y-kromosoom on väike akrotsentriline, kuid satelliidita kromosoom, milles on identifitseeritud ligikaudu 30 geeni.[1]

Y-kromosoomi struktuur[muuda | redigeeri lähteteksti]

Y-kromosoomis on umbes 60 miljonit DNA aluspaari. Üldiselt arvatakse, et X- ja Y-kromosoom põlvnevad ühisest väga vanast autosoomide paarist. Sugukromosoomide evolutsioon on seotud protsessiga, milles Y-kromosoom on vastupidiselt X-le kaotanud enamiku originaalgeenidest. Y-kromosoom esineb ühe koopiana vaid meessugupoolel. Erinevalt teistest diploidsetest inimese geenidest on Y-seotud lookused haploidsed – rohkem kui 95% selle järjestusest ei osale homoloogiliste kromosoomide ristsiirdes X-kromosoomiga. X-kromosoomiga mitte-rekomineeruvat piirkonda kutsuti algselt Y-kromosoomi mitte-rekombineeruv ala (NRY – non-recombining region), tänapäeval meessoo-spetsiifiliseks alaks (MSY –male specific region). MSY otstes on lühikesed pseudoautosomaalsed alad, mille geenide poolt kodeeritud tunnused päranduvad järglastele samal viisil nagu autosomaalsete geenide poolt kodeeritud tunnused. Detailse Y-kromosoomi füüsilise kaardi tegi esmalt Tilford. Esimesed andmed NRY kahe eri osa (AZFa ja AZFc regioon) kohta avaldati Sun ja Kuroda–Kawaguchi teadusartiklites. Need kaks tulemust ühendati NRY nukleotiidse järjestuse analüüsimisel.[2]

Y-kromosoomi mittekombineeruv regioon (NRY)[muuda | redigeeri lähteteksti]

Ühe mehe NRY sekveneeriti 97% ulatuses, leiti vähemalt 156 transkriptsiooniühikut. Lisaks sellele kodeerivad NRY geenid 27 valku või valguperekonda, millest 12 on ekspresseeritud kõikides kudedes ning 11 on munandispetsiifilised. Saab järeldada, et NRY geenidel on 2 funktsionaalset klassi. NRY jaguneb eu- ja heterokromaatiliseks.

NRY heterokromaatiline regioon[muuda | redigeeri lähteteksti]

Y-kromosoomil on kolm heterokromaatilist regiooni: tsentromeer (~1 miljon nukelotiidi (Mb)), teravalt piiritletud saar proksimaalsel pikal õlal (Yq) (~400 tuhat nukleotiidi (kb)) ja suure osa distaalsest õlast hõlmav plokk Yq (~40 Mb). NRY-i eukromaatiline DNA hõlmab ~23 Mb, 8 Mb sellest lühikeses õlas (Yp) ja 14,5 Mb Yq-s (pikas õlas). Heterokromaatiline ala hõlmab vähemalt kuut järjestuse klassi, igaüks neist moodustab pika homogeense tandemmassiivi.[1]

NRY eukromaatiline regioon[muuda | redigeeri lähteteksti]

NRY-s on eukromatiini kokku umbes 24 Mb: lühikeses õlas (Yp) 8 Mb, pikas õlas (Yq) 14,5 Mb ja kaks minoorset lünka 1 Mb. 2001. aastal Tilfordi poolt leitud detailne Y-kromosoomi eukromaatiline järjestus näitab, et eukromaatiline NRY sisaldab kolme tüüpi järjestusi: X-transpositsioneeritud, X-analoogsed ja ampliconic-segmendid.

  • X-transpositsioneeritud järjestused on massiivse X-lt Y-le transpositsiooni tagajärg, mis toimus 3–4 miljonit aastat tagasi, pärast inimese ja šimpansi liinide lahknemist. Need on 99% identsed X-kromosoomi pika õla (Xq21) DNA järjestusega. Järgnev inversioon NRY lühikeses õlas murdis X-transponeeritud plokid kaheks mittekülgnevaks segmendiks. X-transponeeritud järjestused ei osale X-Y homoloogiliste kromosoomide rekombinatsioonis mehe meioosi jooksul, mis eristab neid pseudoautosomaalsetest järjestustest. X-transposoneeritud segmentides, mille kombineeritud pikkus on 3,4 Mb, identifitseeriti ainult kaks geeni, mõlemal on Xq21 homoloogid. Seega näitavad madalaimat geenitihedust kolme järjestuste klassi hulgas NRY eukromatiinis.
  • X-analoogsed segmendid – järjestused, millel ühine päritolu X-kromosoomiga, sisaldavad X-liiteliste geenidega sarnaseid geene või pseudogeene. Kokku on geene leitud 18, enamus housekeeping geenid, mis ekspresseerivad samu valke, mis X-kromosoomi partnergeenid. X- ja Y-seotud geenid kodeerivad väga sarnaseid proteiinide isovorme. 12 ekspresseeritud NRY geeni resideeruvad X-degenereerunud regioonides.
  • Ampliconic-segmendid koosnevad suuresti järjestusest, mis on 99,9% sarnane teise järjestusega NRY-s. Amplifikatsiooni käigus moodustunud DNA osad asuvad seitsmes segmendis, mis on hajutatud üle eukromaatilise pika õla, samuti lühikese õla proksimaalses osas, kombineeritud pikkusega 10,2 Mb. Leitud 60 geeni, enamus valke kodeerivad, kõik ekspresseeritud munandites. Ampliconic-segmendid on suurima geenitihedusega kolmest NRY eukromatiini klassist. Identifitseeriti 9 NRY- spetsiifilist proteiini kodeerivat geeniperekonda koopianumbritega 2–35. Ampliconic regioonis on lisaks 8 massiivset palindroomjärjestuse elementi, millel 5`→3` järjestus DNA mõlemal ahelal on sama. Hõlmavad 5,7 Mb või ¼ NRY-i eukromatiinist. Kaheksast palindroomist kuus omavad pvalke kodeerivaid geene, mis on ekspresseeritud munandites. Lisaks sellele on ampliconic regioonis suuremate vahedega 5 komplekti ümberpööratud järjestusi (IR – inverted repeats) ning mitmesuguseid tandeemseid järjestusi ehk kordusi – DNA identsete järjestuste koopiad, mis paiknevad kromosoomis üksteise järel.[1]

Soo määramine inimesel[muuda | redigeeri lähteteksti]

Erinevalt äädikakärbsest määrab inimesel ja teistel imetajatel soo Y-kromosoomi olemasolu. XX indiviidid on nais- ja XY indiviidid meessoost. Y-kromosoomis paiknev geen SRY kodeerib munandi determinatsiooni faktorit (TDF – testis-determining factor). Selle geeni homoloog on leitud ka hiirel. TDF on regulaatorvalk, mis seondub DNA-ga, kontrollides nii teiste geenide avaldumist, mis on vajalikud testiste arenemiseks. Pärast munandite formeerumist kutsub testosterooni sekretsioon esile meessoole iseloomulike tunnuste väljakujunemise. Testosteroon on hormoon, mis seondub paljude rakutüüpide retseptoritele.[3]

Y-kromosoomiga seotud haigused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Võivad olla levinumad või väga haruldased, viimastel on siiski oluline roll mõistmaks Y-kromosoomi funktsioone normaalsel juhul.

Levinumad[muuda | redigeeri lähteteksti]

Ükski eluliselt tähtis geen ei sisaldu ainult Y kromosoomis. Ainuke hästi defineeritav Y-kromosoomi seoseline defekt on munandite arenguhäire (deletsiooni või kahjuliku mutatsiooni tõttu SRY-s). Kahe X-kromosoomi ja ühe Y-kromosoomi korral on sarnane efekt.

  • Defektne Y-kromosoom
Defektse Y-kromosoomi esinemisel on isikul naise fenotüüp, isegi kui ta omab XY karüotüüpi (sündinud naise genitaalidega). Seega isik teeb läbi defeminisatsiooni, aga maskuliinsus pole täielik. Kahju avaldub mittetäieliku Y-kromosoomina, mis omakorda põhjustab testikulaarse arengu defekti – lapsel võivad olla mittetäielikud välised ja seesmised meessugutunnused. Tavaline karüotüüp on 44X pluss Y-fragment. Kõiksugu ebaselged struktuurid võivad tekkida geneetilises mosaiiksuse korral. Y-fragmendi minimaalsuse ja mittefunktsionaalsuse tõttu on laps tavaliselt Turneri sündroomi või gonaadide düsgeneesiga tüdruk.
  • XXY
Klinefelteri sündroom (47, XXY) pole Y-kromosoomi aneuploidsus, vaid kahe X-kromosoomi olemasolu, mis põhjustab postnataalse testikulaarse funktsiooni häire. Haiguse mehhanism pole lõplikult selge.
  • XYY
47, XYY sünroomiga mehi on populatsioonis 1 tuhande inimese kohta. On leitud, et 3% vangidest ning hullumajas olevatest ravialustest on genotüübilt XYY. Kas lisa Y-kromosoom soodustab agressiivsust ning kriminogeensust, on seni veel vaieldav. Siiski on kindlaid tõendeid, et XYY indiviididel on raskusi hariduse omandamisega, nad on püsimatumad, kontrollimatu temperamendiga ning hüperaktiivsemad kui XY mehed.

Haruldased haigused[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Rohkem kui kaks Y-kromosoomi
Nelja Y-kromosoomi leidumine on väga harv. Üleliigne geneetiline materjal võib viia ebanormaalse skeleti, vähenenud IQ ja hilinenud arenguni.
  • XX mehe sündroom
Ilmneb rekombinatsiooni toimumisel mehe gameetide moodustamisel, põhjustades SRY osa kandumise X-kromosoomile.[1]

Y-kromosoomi evolutsioon[muuda | redigeeri lähteteksti]

Arvatakse, et imetaja X-ja Y-kromosoomid diferentseerusid tavalisest autosoomide paarist oletatavalt 300 miljoni aasta jooksul. Teadlased on seda põhjendanud X-Y vaheliste homoloogiliste kromosoomide ristsiirde lõppemisega ja umbes 240–320 miljonit aastat tagasi toimunud imetajate ja lindude liini lahknemisega. Kõigepealt jagunesid eellase autosoomid eelas-X ja -Y-ks. Y-kromosoomis modifitseeritakse geeni saamaks soo-determinatsiooni lookuseks nagu on TDF. TDF-lookuse läheduses on rekombinatsioon maha surutud, tagamaks selle jäämise vaid ühte kromosoomi. Soospetsiifilised on alad, kus rekombinatsioon on maha surutud. Y-spetsiifiline regioon ei saa rekombineeruda teise kromosoomiga, mistõttu hakkab järk-järgult mutatsioonidega kuhjuma. Selletõttu muutvad geenid seal inaktiivseteks pseudogeenideks, mis kaotatakse deletsioonide käigus. Tulemuseks on progressiivne geenide kadu vaid väheste kasulikemate allesjäämisega ning Y-kromosoomi suuruse vähenemine võrreldes X-kromosoomiga. Lõpuks on X-Y vaheline rekombinatsioon võimalik vaid väiksel pseudoautosomaalsel regioonil (PAR – pseudoautosomal region). NRY noorimaks järjestuseks peetakse X-transponeeritud järjestust, mis on umbes 4 miljonit aastat vana. SRY geen on 300 miljonit aastat vana. Y-kromosoomi inversioonid võisid suruda alla homoloogiliste kromosoomide vahetuse X-ga.[2]

Y-kromosoom kui vahend õppimaks inimese geneetilist varieeruvust ja demograafilist ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Y-kromosoomi kasutatakse DNA kohtuekspertiisis, genealoogilises rekonstrueerimises, inimese evolutsiooni ja meditsiinilise geneetika uuringutes. Y-kromosoomil on sugu määrav roll, kuna Y-kromosoom on meessoole spetsiifiline ja olemuselt haploidne. Päritud isapoolselt ja kantakse edasi isalt pojale. Erinevalt teistest kromosoomidest ei osale Y-kromosoom meiootilises rekombinatsioonis NRY regiooniga. Mitterekombinatiivne Y-kromosoom pärandub nagu eraldi lookus. Y-kromosoom muutub vaid aja jooksul akumuleerunud mutatsioonide läbi, seega säilitavad oma kauget ajalugu enam kui autosoomid. Eeldades 1:1 soojaotust, on Y-kromosoomi kogu polutasioonis ¼ autosoomidest, 1/3 X-kromosoomidest ja sarnane mtDNA hulgaga. Y-kromosoom on tundlikum geneetilise materjali rändele, mis muudab eriti väikeses populatsioonis eri haplotüüpide sagedusi.[2]

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]