Informatie

Barr-lichamen bij mannen?


Deze bron stelt dat er bij 0-4% van de mannen Barr-lichamen zijn.

Waarom is het niet volledig 0%? waarom verliezen sommige mannen hun enige X-chromosoom? Hoe compenseert hun lichaam dan die genen die geïnactiveerd zijn?


Om te begrijpen hoe de X-inactivatie kan plaatsvinden, is een beetje begrip nodig van hoe Barr-lichamen tot stand komen.

De belangrijkste spelers om in gedachten te houden zijn (Van 1):

  1. Xist: Xist Vereist voor het starten van X-inactivatie
  2. Tsix: Tsix (Het is Xist achterstevoren gespeld!) Onderdrukt Xist-expressie door de Xist-promotor tot zwijgen te brengen, ook vereist voor X-chromosoomparen, door het aantal XIC's (X-geïnactiveerde chromosomen) te tellen

Van 2, Hier is een algemeen diagram van hoe X-inactivatie plaatsvindt.

X-inactivatie vereist eerst, tel hoeveel X-chromosomen aanwezig zijn (n). Dan wordt het (n-1) aantal X-chromosomen geïnactiveerd. De keuze waarvoor wordt geïnactiveerd is grotendeels willekeurig.

Daarom, als een man meerdere X-chromosomen heeft (zoals in het geval van het Klinefelter-syndroom), zou X-inactivatie bij mannen optreden. Er is echter ook het geval dat een foutieve telling kan leiden tot de inactivering van het enige X-chromosoom bij mannen vroeg in een zich ontwikkelend embryo. Maar dit is dodelijk en het embryo zou sterven.

Meer over het Kleinfelter-syndroom vindt u hier: Klinefelter-syndroom

  1. Geleid door RNA's: X-inactivatie als model voor lncRNA-functie.
  2. Lessen uit de inactiviteit van het X-chromosoom: lang ncRNA als geleiders en koorden voor het epigenoom

SEX CHROMATINE

Ursula Mittwoch, in geslachtschromosomen, 1967

III Algemene eigenschappen van Barr-lichamen

Een Barr-lichaam is een klein, goed gedefinieerd lichaam dat intens kleurt met nucleaire kleurstoffen (Fig. 10.3, 4). Het is aanwezig in een groot deel van de kernen van vrouwelijke oorsprong en afwezig in mannelijke kernen. De grootte van een Barr-lichaam is ongeveer 1 in diameter. De gemiddelde grootte is geschat op 0,7 x 1,2 A, zowel in kernen van mondslijmvlies als in secties van verschillende menselijke weefsels (K.L. Moore en Barr, 1954, 1955). Interfase-kernen zijn niet altijd helemaal homogeen en ze kunnen een aantal min of meer donker kleurende lichamen bevatten, die bekend staan ​​als chromocenters. In cellen van menselijke oorsprong zijn dergelijke niet-specifieke chromocentra over het algemeen kleiner dan Barr-lichamen en hebben ze een minder goed gedefinieerde omtrek. In gevallen waarin een klein percentage van Barr-lichamen is gemeld in mannelijke kernen, is dit vrijwel zeker te wijten aan niet-geslachtsspecifieke chromocentra, die voldoende op Barr-lichamen leken om voor hen te worden aangezien. Bij sommige zoogdieren, met name knaagdieren, zijn de chromocentra veel prominenter aanwezig. Hier levert de demonstratie van Barr-lichamen aanzienlijke moeilijkheden op.

Afb. 10.3 . Geslachtschromatinelichaam in fibroblast gekweekt uit huid van vrouwelijke donor (Feulgen-kleuring).

Afb. 10.4 . Geslachtschromatine naast nucleolus in fibroblast van vrouwelijke oorsprong (thionine, × 2200).

Barr-lichamen bevinden zich meestal aan de periferie van de kern. Een minderheid van Barr-lichamen wordt echter gevonden in andere delen van de kern, en veel van deze bevinden zich in de buurt van een nucleolus (Fig. 10.4). Klinger (1957) ontdekte dat in amnion en bindweefsel 61,8% van de Barr-lichamen zich aan de nucleaire periferie bevond, 23,2% tegen een nucleolus lag en 9,2% schijnbaar vrij in het cytoplasma was (hoewel niet kan worden uitgesloten dat een Barr-lichaam die in het midden van een nucleair profiel wordt gezien, in feite niet tegen het kernmembraan in de driedimensionale kern ligt).

Barr-lichamen hebben een van de verschillende vormen. Velen lijken plano-convex of wigvormig te zijn, waarbij de vlakke zijde tegen het kernmembraan rust en het convexe deel naar het cytoplasma wijst. Barr-lichamen in het midden van de kern lijken rechthoekig te zijn, en sommige rechthoekige Barr-lichamen kunnen ook worden waargenomen aan de periferie van de kern. Sommige Barr-lichamen, vooral de rechthoekige, lijken tweeledig te zijn.

Sommige onderzoekers nemen bij het scoren van Barr-lichamen alleen die mee die zich aan de periferie van het kernmembraan bevinden. Deze praktijk onderschat vrijwel zeker de werkelijke incidentie van de Barr-lichamen. Aan de andere kant, aangezien het moeilijker is om centrale Barr-lichaampjes te onderscheiden van niet-specifieke chromocentra, kan het verstandig zijn om alle centraal geplaatste lichamen uit te sluiten in preparaten die niet van de hoogste technische standaard zijn, bijvoorbeeld in preparaten van mondslijmvlies, die kan een hoog gehalte aan stervende cellen bevatten.

Barr-lichaampjes kunnen bijzonder goed worden aangetoond in in kweek gekweekte cellen. dus Serr et al. (1958) vonden geslachtschromatine in 90% van de cellen die waren gegroeid uit menselijke schildklier, terwijl Fraccaro en Lindsten (1959), die een groot aantal organen van menselijke foetussen kweekten, incidenties van geslachtschromatine rapporteerden die varieerden tussen 34% en 88% in de culturen afkomstig van vrouwelijke foetussen. Miles (1960) vond een negatieve correlatie tussen het voorkomen van Barr-lichaampjes en de frequentie van mitosen in gekweekte amnioncellen, en deze relatie werd bevestigd (Therkelsen en Peterson, 1962, Schnedl, 1964) in fibroblastkweken van menselijke oorsprong. Een techniek voor het aantonen van geslachtschromatine in weefselkweek is beschreven door Ross (1962). Geslachtschromatine is mogelijk niet langer zichtbaar in weefselkweek als er grootschalige chromosomale veranderingen hebben plaatsgevonden, d.w.z. wanneer de cellen zijn "getransformeerd" (Orsi en Ritter, 1958 Miles, 1959). Afgezien hiervan zijn gekweekte cellen bijzonder gunstig voor de studie van geslachtschromatine, omdat de cellen in een enkele laag aanwezig zijn en de kernen zich platdrukken op het glas van het dekglaasje. Om dezelfde redenen kunnen ook uitstekende preparaten van geslachtschromatine worden verkregen uit hele bergen embryonale membranen, zoals aangetoond door Klinger en Schwarzacher (1960, 1962).

Barr-lichamen kunnen worden gekleurd met een groot aantal nucleaire kleurstoffen (zie Culling, 1966). Kleurtechnieken die algemeen worden gebruikt, maken gebruik van cresylviolet (K.L. Moore en Barr, 1955), thionine (Klinger en Ludwig, 1957) en Feulgen. Het feit dat Barr-lichamen zullen kleuren door de Feulgen-techniek na zure hydrolyse, en een affiniteit hebben voor methylgroen in plaats van pyronine (Lindsay en Barr, 1955), geeft aan dat ze zijn samengesteld uit materiaal dat vergelijkbaar is met dat van de chromosomen en DNA bevatten.

Ook in ongekleurde en in levende cellen zijn met behulp van fasecontrastmicroscopie Barr-lichaampjes te zien. Dit werd beschreven door James (1960), die geslachtschromatine observeerde in levende cellen gekweekt uit een vrouwelijke kat en door Miles (1960), die cellen kweekte uit menselijk amnion. De Mars (1962) nam met behulp van fibroblastculturen verkregen uit menselijke huidbiopten het geslachtschromatine in dezelfde cellen waar, zowel in de levende toestand als na fixatie en Feulgen-kleuring. Het geslachtschromatine bleek na kleuring in dezelfde positie te zijn als in de levende cel. Schwarzacher (1963) rapporteerde dat in levende menselijke cellen gegroeid in vitro, was geslachtschromatine zichtbaar in 46% van de kernen, terwijl het na fixatie en kleuring in ongeveer 90% van de cellen te zien was. In de overige 10% van de kernen kon op geen enkele manier geslachtschromatine worden waargenomen. De Mars (1964) ontdekte dat in menselijke celculturen Barr-lichaampjes pas ten minste 16 uur na mitose worden gevormd.

Het blijkt dat in menselijke celculturen de aan- of afwezigheid van Barr-lichaampjes gecorreleerd is met de grootte van de cellen ( Mittwoch et al., 1965). Metingen aan gekweekte menselijke cellen hebben aangetoond dat minder cellen met zeer grote kernen Barr-lichaampjes hadden, terwijl de kleinste kernen zoveel chromocentra hadden dat Barr-lichaampjes niet konden worden onderscheiden. Barr-lichamen lijken dus bij voorkeur aanwezig te zijn in kernen van gemiddelde grootte. Dit suggereert dat de vorming van Barr-lichamen verband houdt met de mate van condensatie van de kern als geheel, maar dat de Barr-lichamen condenseren in situaties waarin de rest van het chromatine dat niet doet.

De afwezigheid van geslachtschromatine in de grootste kernen komt overeen met bevindingen over vroege embryo's. Barr-lichamen zijn te zien in vrouwelijke embryo's, behalve de vroegste. Glenister (1956) onderzocht 22 mannelijke en 12 vrouwelijke menselijke foetussen, van 18-150 mm kroon-romplengte. In alle gevallen kwam de aan- of afwezigheid van geslachtschromatine overeen met de histologische toestand van de geslachtsklieren. In de vrouwelijke embryo's had 30-50% van de kernen geslachtschromatine. Klinger (1957) ontdekte dat in 21 embryo's de geslachtschromatinetoestand in overeenstemming was met de uitwendige genitaliën en de morfologie van de geslachtsklieren van drie andere embryo's, die te jong waren om op deze manier gesekst te worden, één bevatte geslachtschromatine en twee ontbrak het . Park (1957) bestudeerde seriële secties van 33 menselijke en 18 makakenembryo's, die behoren tot het Carnegie Institute of Washington. De leeftijd van de menselijke embryo's varieerde tussen 36 uur en 24 dagen (de jongste bevond zich in het tweecellige stadium) en de makaakembryo's waren tussen de 9 en 34 dagen. In de menselijke embryo's werd geslachtschromatine voor het eerst gezien in de trofoblast op ongeveer de 12e dag van de zwangerschap en in het embryo zelf na ongeveer 16 dagen. In de makaakembryo's begon geslachtschromatine op de 10e dag in de trofoblast te worden gezien, terwijl grotere aantallen Barr-lichamen op de negentiende dag in het embryo verschenen. Andere embryo's van gelijke leeftijd hadden geen geslachtschromatine. Deze resultaten zijn in overeenstemming met waarnemingen op embryo's van de kat, gedaan door Graham (1954a, b) en door Austin en Amoroso (1957), die suggereerden dat de afwezigheid van geslachtschromatine in vroege embryo's verband houdt met de grote omvang van hun cel kernen.

Bevindingen van geslachtschromatine in tumorcellen zijn besproken door Lennox (1963) en door Tavares (1966). Meestal lijkt de status van het geslachtschromatine hetzelfde te zijn als die van de gastheer. De teratomaten lijken echter een interessante uitzondering te vormen, zoals voor het eerst werd aangetoond door Hunter en Lennox (1954). Alle teratomaten bij vrouwen bevatten geslachtschromatine en geslachtschromatine wordt ook gevonden in de teratomaten van de helft van de mannen, terwijl de andere helft het niet heeft. Lennox legde dit uit in de veronderstelling dat teratomata ontstaan ​​door de fusie van haploïde cellen, dus twee haploïde mannelijke cellen, die elk een X-chromosoom bevatten, zouden aanleiding kunnen geven tot een cel met twee X-chromosomen, wat het Barr-lichaam zou verklaren. Aan de andere kant suggereerde AI Taylor (1963a), die afwijkende geslachtschromatine-bevindingen rapporteerde in een deel van embryonale teratomaten en enkele andere embryonale tumoren, dat de meest waarschijnlijke verklaring de aanwezigheid van een abnormale geslachtschromosoomconstitutie is, zoals XO , XXY, enz.

Atkin (1960), die aan baarmoeder- en andere tumoren bij vrouwen werkte, ontdekte dat wanneer geslachtschromatine aanwezig was, degenen met een bijna diploïde aantal chromosomen één geslachtschromatinelichaam hadden in de meeste kernen, terwijl tumoren met een bijna tetraploïde aantal chromosomen had twee geslachtschromatine-lichamen in de meeste kernen. De betekenis van deze bevinding zal in de volgende sectie worden besproken.


Barr lichaam

Een Barr Body is een geïnactiveerd, gecondenseerd X-chromosoom dat wordt aangetroffen in vrouwelijke cellen.

Aangezien vrouwen twee X-chromosomen hebben en mannen één X-chromosoom en een Y-chromosoom, zijn Barr-lichaampjes essentieel voor het reguleren van de hoeveelheid X-gebonden genproduct dat wordt getranscribeerd. Om ervoor te zorgen dat de doses van X-gebonden genproducten gelijk blijven tussen mannen en vrouwen, wordt een van de X-chromosomen in een vrouw erg gecondenseerd - het Barr-lichaam. Hierdoor is de genetische informatie op het chromosoom ontoegankelijk voor eiwitten die gentranscriptie veroorzaken. Dit wordt doseringscompensatie genoemd.

X-chromosoom Inactivering is willekeurig en vindt plaats in een vroeg stadium van ontwikkeling, maar ongeveer 10% van de genen op het geïnactiveerde X-chromosoom wordt vermeden om tot zwijgen te worden gebracht [1].

Het aantal Barr-lichaampjes in een cel is één minder dan het aantal X-chromosomen. Bijvoorbeeld:

  • Bij een normale vrouw met het genotype 46XX zou het aantal Barr-lichamen 1 zijn.
  • Bij een normale man met het genotype 46XY zou het aantal Barr-lichamen 0 zijn.

Bij een man met het syndroom van Klinefelter (waar het genotype 47XXY is), zou het aantal Barr-lichamen echter ook 1 [2] [3] zijn.

Om het aantal Barr-lichamen van een persoon te berekenen, heeft u de formule: Xn-1 kan worden gebruikt.

Lyonisatie

Lyonisatie werd ontdekt door de Britse geneticus Mary Lyon toen ze ontdekte dat chromosoomsets met meer dan één X-chromosoom X-inactivatie ondergaan. Ze kwam dan ook met de Lyon-hypothese waarop haar ontdekking is gebaseerd.

Dit is een conservatieve methode waarbij een X-chromosoom wordt uitgeschakeld om een ​​Barr-lichaam te vormen. Lyonisatie is het proces waarbij het chromosoom wordt samengeperst tot een klein, dicht Barr-lichaam. Hier worden de meeste genen geïnactiveerd zodat ze niet worden getranscribeerd.

Lyonisatie stelt menselijke vrouwen in staat om de gebruikelijke 'dosering' van genen te hebben, aangezien mannelijke mannen al minder genen hebben vanwege de aanwezigheid van het Y-chromosoom dat kleiner is dan de X-chromosoomvrouwen hebben twee XX-chromosomen [4] .

  • Inactivering is willekeurig in een vroeg stadium van ontwikkeling
  • Eenmaal geïnactiveerd, hebben alle nageslachtcellen hetzelfde X-chromosoom geïnactiveerd

Niet-coderende RNA- en X-inactivatie

Het inactivatieproces wordt gecontroleerd door 2 genen: Xist en Tsix (die, als je hebt opgemerkt, de tegenpolen van elkaar zijn)

Xist wordt alleen tot expressie gebracht in cellen die 2 X-chromosomen bevatten (vrouwtjes) en het heeft het vermogen om verschillende silencing-eiwitten te rekruteren om het toekomstige niet-coderende X-chromosoom te markeren [5].


Barr-lichamen bij mannen? - Biologie

Bij die soorten waarbij het geslacht wordt bepaald door de aanwezigheid van het Y- of W-chromosoom in plaats van de diploïdie van het X of Z, is een Barr lichaam is het inactieve X-chromosoom in een vrouwelijke cel.
Volledig artikel >>>

De Barr lichaam wordt aangegeven door de pijl, identificeert het de inactieve X (Xi) . 2.6 Barr lichamen. 2.6.1 Tot expressie gebrachte genen op het inactieve X-chromosoom.
Volledig artikel >>>

Wat is Barr lichaam? Betekenis van Barr lichaam medische term. Wat doet Barr lichaam gemeen? . Barr lichaam geslacht chromatine. . Barr lichaam. Barr-Epstein-virus. barramundi.
Volledig artikel >>>

Barr lichaam - Wikipedia, de gratis encyclopedie . Wat is een) Barr lichaam – Ons zoölogiewoordenboek bevat ecologie, fysiologie, . Barr lichaam: Definitie van Answers.com.
Volledig artikel >>>

Bij die soorten waarbij het geslacht wordt bepaald door de aanwezigheid van het Y- of W-chromosoom in plaats van de diploïdie van het X of Z, is een Barr lichaam is het inactieve X-chromosoom.
Volledig artikel >>>

Wat is een) Barr lichaam – Ons zoölogiewoordenboek bevat ecologie, fysiologie, . Barr lichaam Het gecondenseerde, enkele X-chromosoom, verschijnt als een dichte kleuring.
Volledig artikel >>>

Wat is Barr lichaam? Betekenis van Barr lichaam als juridische term. Wat doet Barr lichaam in de wet betekenen? . Ohno kondigde aan dat elke Barr lichaam was een X-chromosoom, zij het .
Volledig artikel >>>

De Barr lichaam is een van de X-chromosomen. Zijn compacte uitstraling. Barr lichamen zijn inactieve X-chromosomen "geschilderd" met XIST RNA. De . Barr lichamen .
Volledig artikel >>>

Zoeken naar automatisch Lichaam in Barr, SC? Auto zoeken Lichaam en meer in Barr, SC op JustClickLocal.com
Volledig artikel >>>

Epstein Barr Virus, informatie, wetenschap, onderzoek, feiten, natuurlijk. De schade aangericht door epstein barr virus kan ook genetische mutaties veroorzaken in de lichaam. .
Volledig artikel >>>

Barr lichaam testen werd geïntroduceerd in de Olympische spelen van 1966, in een poging om . Dergelijke personen zouden positief testen op de aanwezigheid van a Barr lichaam. .
Volledig artikel >>>

Buccale uitstrijkje, geslachtschromatinetest, Barr Lichaam . Elke X CHROMOSOOM, meer dan één, vormt geslachtschromatine (Barr lichaam) in de zoogdierkern. .
Volledig artikel >>>

Definitie van Barr lichaam uit de Merriam-Webster Online Dictionary met audio-uitspraken, thesaurus, Woord van de Dag en woordspelletjes.
Volledig artikel >>>

Definitie van Barr+lichaam uit Merriam-Webster's Medical Dictionary met voorbeelden en uitspraken. . behandeld met geslachtschromatine, nu bekend als de Barr lichaam. .
Volledig artikel >>>

Barr's lichaam: Massa van gecondenseerd geslachtschromatine in de kernen van normale vrouwelijke lichaamscellen als gevolg van inactief X-chromosoom. . De Barr lichaam vertegenwoordigt de.
Volledig artikel >>>

Britannica online encyclopedie artikel over Barr lichaam (genetica), . somatische cel van een normale vrouw, wordt een van de X-chromosomen willekeurig gedeactiveerd. Dit .
Volledig artikel >>>

Barr,lichaam,biologisch,biologiewoordenboek,biologieterminologie,biologische termen,biologieafkortingen. De Barr lichaam chromosoom wordt algemeen beschouwd als .
Volledig artikel >>>


Doseringscompensatie voor loci op geslachtschromosomen

Zoogdieren en Drosophila beide hebben XX - XY geslachtsbepalingssystemen. Omdat deze systemen echter onafhankelijk zijn geëvolueerd, werken ze anders met betrekking tot het compenseren van het verschil in gendosering (en geslachtsbepaling & ndash zie hierboven). Onthoud dat in de meeste gevallen de geslachtschromosomen fungeren als een homoloog paar, ook al heeft het Y-chromosoom de meeste loci verloren in vergelijking met het X-chromosoom. Typisch waren de X- en Y-chromosomen ooit vergelijkbaar, maar om onduidelijke redenen zijn de Y-chromosomen gedegenereerd, langzaam muterend en verloren hun loci. In moderne zoogdieren hebben de Y-chromosomen nog maar heel weinig genen, terwijl de X-chromosomen blijven zoals ze waren. Dit is een algemeen kenmerk van alle organismen die op chromosoom gebaseerde geslachtsbepalingssystemen gebruiken. Chromosomen die bij beide geslachten (de X of de Z) worden gevonden, hebben hun genen behouden, terwijl het chromosoom dat in slechts één geslacht wordt gevonden (de Y of de W) de meeste van hun genen heeft verloren. In beide gevallen is er een verschil in gendosering tussen de geslachten: b.v. XX-vrouwtjes hebben twee doses X-chromosoomgenen, terwijl XY-mannetjes er maar één hebben. Deze gendosering moet worden gecompenseerd in een proces genaamd dosering compensatie. Er zijn twee belangrijke mechanismen.

In Drosophila en vele andere insecten worden, om te compenseren voor de mannetjes die slechts één enkel X-chromosoom hebben, de genen erop tot expressie gebracht met tweemaal de normale snelheid. Dit mechanisme van doseringscompensatie herstelt het evenwicht tussen eiwitten die worden gecodeerd door X-gebonden genen en die gemaakt door autosomale genen.

Bij zoogdieren wordt een ander mechanisme gebruikt, genaamd X-chromosoom inactivatie.

X-chromosoominactivatie bij zoogdieren

Bij zoogdieren werkt het doseringscompensatiesysteem bij vrouwtjes, niet bij mannetjes. In XX embryo's wordt willekeurig één X in elke cel gekozen en gemarkeerd voor inactivatie door een lang niet-coderend RNA tot expressie te brengen Xist. De Xist RNA blijft in de kern en 'omhult' het X-chromosoom en rekruteert eiwitten die de chromosoompakking beïnvloeden. Dit X-chromosoom wordt zeer compact heterochromatine. De expressie van Xist wordt onderdrukt op het andere chromosoom, dus het blijft losser verpakt euchromatine.

Vanaf dit punt zal dit chromosoom inactief zijn, vandaar de naam Xinactief (Xl). Het andere X-chromosoom, de Xactief (Xeen), onaangetast. de Xl wordt gerepliceerd tijdens de S-fase en overgedragen tijdens mitose op dezelfde manier als elk ander chromosoom, maar de meeste van zijn genen mogen nooit worden ingeschakeld. Het chromosoom verschijnt als een gecondenseerde massa in interfase-kernen, de Barr lichaam. Met de inactivatie van genen op één X-chromosoom hebben vrouwen hetzelfde aantal functionerende X-gebonden genen als mannen.

Het exacte mechanisme dat cellen gebruiken om hun X-chromosomen te 'tellen' is niet helemaal duidelijk. In wezen laten alle zoogdiercellen slechts één X-chromosoom actief, zelfs als er abnormale aantallen X-chromosomen aanwezig zijn.

  • Vrouwtjes met een extra X (XXX genotype) hebben 2 Barr-lichamen en 1 actieve X.
  • Mannetjes met een extra X (XXY) hebben 1 Barr-lichaam en 1 actieve X.

Deze willekeurige inactivering van één X-chromosoom leidt tot een algemeen waargenomen fenomeen bij katten. Een bekend X-gebonden gen is de Oranje gen (O) bij katten. De O O allel codeert voor een enzym dat resulteert in oranje pigment voor het haar. De O B allel zorgt ervoor dat de haren zwart zijn. Heterozygote vrouwtjes hebben een oranje en zwart gevlekt fenotype dat bekend staat als schildpad. Dit komt door plekken op huidcellen met verschillende X-chromosomen die zijn geïnactiveerd. In elk oranje haar de Xl chromosoom dat de draagt O B allel is uitgeschakeld. De O O allel op de Xeen is functioneel en er worden oranje pigmenten gemaakt. Bij zwarte haren is het omgekeerde waar, de Xl chromosoom met de O O allel is inactief en de Xeen chromosoom met de O B allel is actief. Omdat de inactiveringsbeslissing vroeg tijdens de embryogenese plaatsvindt, blijven de cellen zich delen om grote plekken op de volwassen kattenhuid te maken waar de ene of de andere X is geïnactiveerd. De Oranje gen bij katten is een goede demonstratie van hoe het doseringscompensatiesysteem van zoogdieren de genexpressie beïnvloedt. De meeste X-gebonden genen produceren echter niet zulke dramatische mozaïekfenotypes bij heterozygote vrouwtjes.

Figuur (PageIndex<3>): Verband tussen genotype en fenotype voor een X-gebonden gen bij katten. Het O O-allel = oranje terwijl de
OB-allel = zwart. (Origineel-Harringtion-CC:AN)

Een meer typisch voorbeeld is de F8 gen bij de mens. Het maakt Factor VIII-bloedstollingseiwitten in levercellen. Als een man hemizygoot is voor een mutant allel, is het resultaat hemofilie type A. Vrouwtjes die homozygoot zijn voor mutante allelen zullen ook hemofilie hebben. Heterozygote vrouwtjes, die mensen die zijn F8 + /F8 - , geen hemofilie hebben omdat hoewel de helft van hun levercellen Factor VIII niet maakt (omdat de X met de F8 + allel is inactief) de andere 50% wel. Omdat sommige van hun levercellen Factor VIII-eiwitten in de bloedbaan exporteren, hebben ze het vermogen om bloedstolsels door hun hele lichaam te vormen. Het genetische mozaïekisme in de cellen van hun lichaam produceert geen zichtbaar mozaïekfenotype.

Figuur (PageIndex<4>): Vrouwtjes die heterozygoot zijn voor een F8-mutatie hebben een mengsel van levercellen waarin het F8+ of F8- chromosoom is geïnactiveerd. Omdat mensen met het F8 + /F8 - genotype hetzelfde fenotype, normale bloedstolling, hebben als F8 + /F8 + mensen wordt de F8 - mutatie geclassificeerd als recessief. (Origineel-Harringtion/Locke-CC:AN)

Het voorspellen van genetische kruisingen met X-gebonden genen volgt die van autosomale genen, waarbij bedacht moet worden dat elke gameet slechts één geslachtschromosoom bevat.

Een schildpad poes en een zwarte kater hebben 8 nakomelingen. Hoeveel zullen er naar verwachting schildpad zijn?

Het gebruik van een Punnett-vierkant laat zien dat 25% (of twee) nakomelingen naar verwachting schildpad zijn.

Als je een schildpadkat zou kunnen klonen, zou het patroon van oranje en zwarte markeringen dan identiek zijn in de kloon? Waarom of waarom niet?

Het patroon is waarschijnlijk niet identiek omdat de inactivatie van het X-chromosoom plaatsvindt tijdens de embryogenese. Wanneer de gekloonde kat zich in een vroeg ontwikkelingsstadium bevindt, worden de X-chromosomen met de oranje en zwarte allelen willekeurig geïnactiveerd en tijdens elke mitose doorgegeven naarmate er meer cellen worden gevormd.

Een heterozygoot vrouwtje (genotype F8 + /F8 &mdash ) is een drager van het hemofilie-allel. Haar partner is een man met een normale bloedstolling. Wat is de kans dat hun zoon hemofilie zal hebben? En een dochter?

Een zoon zal ook zijn F8 + Y of F8 &mdash Y (50% met hemofilie). Een dochter zal ook zijn F8 + /F8 &mdash of F8 + /F8 + (0% met hemofilie).


Geslachtsgebonden genen

Om het gemuteerde witte-oog-allel te onderzoeken, pareerde Morgan een witogige mannelijke vlieg met een roodogige (wildtype) vrouw. Zoals te zien is in deze afbeelding, zijn alle F1 nakomelingen hadden rode ogen, wat aangeeft dat het allel voor witte ogen recessief was. Toen Morgan de F . fokte1 generatie naar elkaar vliegt, observeerde hij de klassieke 3: 1 verhouding van rode: witte ogen, maar alleen mannen vertoonden de mutante eigenschap. Alle vrouwtjes en de helft van de mannetjes hadden de wild-type eigenschap, wat Morgan ertoe bracht te veronderstellen dat het gen dat codeert voor oogkleur gerelateerd moet zijn aan geslachtsbepaling.


Figuur. Geslachtsgebonden overerving. (Klik op afbeelding om te vergroten)

Net als mensen hebben vrouwelijke fruitvliegen er twee x chromosomen (XX) en mannen hebben er een x en een Y (XY). Als het gen voor oogkleur zich op de x chromosoom, dan zou dit verklaren waarom de eigenschap zelden voorkomt bij vrouwen (d.w.z. elk vrouwtje heeft ten minste één kopie van het dominante wildtype allel). Mannetjes zouden echter de mutante eigenschap vertonen omdat ze er maar één hebben x chromosoom en er is geen overeenkomstig gen voor oogkleur op de Y chromosoom. Deze studie toonde aan dat het gen voor oogkleur in D. melanogaster bevond zich op de x chromosoom en leverde verder bewijs voor een chromosoomtheorie van erfelijkheid. De X- en Y-chromosomen heten geslachtschromosomen omdat ze het geslacht van een individu bepalen. Genen die zich op deze chromosomen bevinden heten geslachtsgebonden genen. Alle andere chromosomen in een cel (d.w.z. andere dan de geslachtschromosomen) worden aangeduid als: autosomen.


Resultaten

Screening van autoantisera.

Omdat antisera van patiënten met auto-immuunziekten vaak antilichamen bevatten tegen een verscheidenheid aan intracellulaire componenten (29, 30, 38), onderzochten we de mogelijkheid dat sera van bepaalde auto-immuunpatiënten antilichamen tegen het Barr-lichaam zouden kunnen bevatten. Antisera van 255 auto-immuunpatiënten met systemische lupus erythematosus, sclerodermie of gemengde bindweefselziekte werden gescreend door indirecte immunofluorescentie op kleuring van het Barr-lichaam. Gekweekte mannelijke (GM00468 46,XY) en vrouwelijke (GM00254 47,XXX) fibroblasten werden paarsgewijs getest met elk auto-immuunserum bij 1:20 en 1:200 verdunningen van serum en onderzocht met fluorescentielichtmicroscopie. Meer dan 100 cellen uit meerdere velden en bij verschillende vergrotingen werden onderzocht voor elke serumverdunning. Elk serummonster werd onderzocht op een fluorescerend kleurpatroon dat consistent was met binding aan het Barr-lichaam. Omdat alle X-chromosomen meer dan één per diploïde genoom zijn geïnactiveerd (de N-1-regel) (3, 4), moeten 47,XXX vrouwelijke cellen twee preferentieel gekleurde kernstructuren bevatten die vaak worden geassocieerd met het kernmembraan, en mannelijke cellen mogen geen enige kleuring van dergelijke structuren vertonen als een antiserum antilichamen tegen het Barr-lichaam bevat. Initiële screening van 255 auto-immuunsera bij twee verschillende verdunningen toonde aan dat een meerderheid van de sera auto-antilichamen tegen nucleaire antigenen bevatte, maar kleuring van cytoplasmatische antigenen werd ook vaak waargenomen (gegevens niet getoond). Eén antiserum, nee. 154, vertoonden een immunofluorescentiepatroon door optische microscopie dat consistent was met kleuring van het Barr-lichaam, waarbij 47,XXX vrouwelijke fibroblasten een duidelijk intensere kleuring vertoonden van twee nucleaire structuren die qua grootte en locatie vergelijkbaar waren met Barr-lichamen, en 46,XY mannelijke fibroblasten misten deze kleuring patroon. Bijna elke vrouwelijke kern die kleuring van Barr-lichaamsachtige structuren door DAPI vertoonde, vertoonde immunokleuring van dezelfde Barr-lichaamsachtige structuren door serum 154.

Om de mogelijkheid van Barr-lichaamskleuring verder te onderzoeken, werd serum 154 gebruikt in indirecte immunofluorescentie-assays van menselijke fibroblasten die één tot vijf X-chromosomen dragen en onderzocht met confocale microscopie (Fig. ​ (Fig. 1). 1). Het aantal intens fluorescerende nucleaire structuren gekleurd door serum 154 was gelijk aan het aantal dat verwacht werd op basis van de N-1-regel voor de vorming van Barr-lichaam (Fig. ​ (Fig. 1 1 A𠄾). Mannelijke fibroblasten vertoonden geen kleuring van een Barr-lichaamachtige nucleaire structuur (Fig. ​ (Fig. 1 1 EEN), vertoonden XX vrouwelijke fibroblasten immunofluorescente kleuring van een enkele Barr-lichaamachtige nucleaire structuur (Fig. ​ (Fig. 1 1 B), toonden XXX vrouwelijke fibroblasten kleuring van twee Barr-lichaamachtige structuren (Fig. ​ (Fig. 1 1 C), enz. De afwezigheid van een sterk gelokaliseerd Barr-lichaamachtig kleurpatroon in cellijn 8121 (Fig. ​ (Fig. 1 1 F), een menselijke hybride cellijn van knaagdieren die een inactief menselijk X-chromosoom bevat dat geen Barr-lichaam vormt (5), ondersteunt verder het idee dat serum 154 antilichamen tegen het Barr-lichaam bevat.

Om te bevestigen dat serum 154 het Barr-lichaam kleurt, hebben we colokalisatiestudies uitgevoerd met XIST RNA door FISH. Eerdere studies hebben aangetoond dat XIST RNA hoopt zich op over het inactieve X-chromosoom en 'schildert' de inactieve X door FISH (17). Daarom werden menselijke fibroblasten (47,XXX) eerst gekleurd door indirecte immunofluorescentie met serum 154 en vervolgens onderworpen aan FISH met een XIST DNA-sonde. Zoals getoond in Fig. ​ Fig.2, 2 , fluorescente signalen voor serum 154 (Fig. ​ (Fig.2 2 B) en de XIST sonde (Fig. ​ (Fig.2 2 C) gecolokaliseerd (Fig. ​ (Fig.2 2 NS) aan nucleaire structuren die qua grootte, locatie en aantal consistent zijn met Barr-lichamen, zoals bevestigd met DAPI-kleuring (Fig. ​ (Fig.2 2 EEN). Deze onderzoeken bevestigen dat onze screening van 255 menselijke auto-immuunsera één monster identificeerde dat antilichamen bevat die een of meer componenten van het Barr-lichaam herkennen.

colokalisatie van XIST RNA en belangrijke plaatsen van immunokleuring door auto-immuunserum 154. Indirecte immunofluorescentie met auto-immuunserum 154 (1:200) gevolgd door RNA FISH met een sonde tegen de XIST RNA werd uitgevoerd op menselijke vrouwelijke fibroblastcellen GM00254 (47,XXX). (EEN) DAPI-kleuring. (B) Immunokleuring met serum 154. (C) VIS met sonde voor XIST RNA. (NS) De samengevoegde afbeeldingen van B en C.

Analyse van metafasechromosomen.

Om te bepalen of de Barr-lichaam-geassocieerde antigeen(en) herkend door serum 154 specifiek geassocieerd blijven met het inactieve X-chromosoom in de metafase, werden metafase-chromosoomspreidingen van 47.XXX vrouwelijke fibroblasten geanalyseerd door middel van indirecte immunofluorescentie. Zoals blijkt uit representatieve metafasespreidingen in Fig. ​ Fig.3, 3 , vertoonde het autoantiserum sterke immunokleuring van alle chromosomen in beide vrouwelijke EEN) en mannelijk (Fig. ​ (Fig.3 3 B) cellen, waarbij sommige chromosomale regio's iets intensere kleuring vertonen dan andere. Er lijkt geen preferentiële kleuring van centromeer heterochromatine in metafasechromosomen te zijn. Een soortgelijk patroon van immunokleuring werd ook waargenomen met metafasechromosomen van fibroblasten van vrouwelijke muizenembryo's (gegevens niet getoond). Deze gegevens suggereren dat het (de) door serum 154 herkende antigeen(en) niet bij voorkeur alleen gelokaliseerd is op het inactieve X-chromosoom in de metafase, maar aanwezig is op alle metafase-chromosomen. Dit suggereert verder dat het onwaarschijnlijk is dat het (de) antigeen(en) een rol speelt die uniek is voor X-inactivatie. Desalniettemin wordt in de interfase het (de) antigeen(en) bij voorkeur geconcentreerd boven de inactieve X (zie Fig. ​ Fig.1). 1 ). Het kleurpatroon van metafasechromosomen met serum 154 is in tegenstelling tot het patroon dat wordt gezien met antilichamen tegen macroH2A1.2, dat bij voorkeur alleen het inactieve X-chromosoom kleurde in metafasespreidingen (23).

Analyse van muisfibroblasten, ES-cellen en embryo's.

Zoals getoond in Fig. 4, 4, onderzochten we ook het immunokleuringspatroon van serum 154 in vrouwelijke muizenfibroblasten, ES-cellen en E7.5-embryo's. Afb. ​ Afb.4 4 EEN en B tonen indirecte immunofluorescentie van respectievelijk XY mannelijke en XXX vrouwelijke muizenfibroblasten, gekleurd met serum 154, vervolgens onderworpen aan FISH met een sonde voor Xist RNA. De XXX vrouwelijke kernen vertoonden een accumulatie van immunofluorescentie op twee plaatsen in drie van de vier kernen, plaatsen die ook co-lokaliseerden met Xist RNA. Deze gegevens komen overeen met immunokleuring van het inactieve X-chromosoom van de muis. Onderzoek van meerdere preparaten en velden (� kernen) gaf aan dat �% van XXX muizenfibroblasten intense kleuring van twee nucleaire lichamen vertoonden. Vergelijkbare indirecte immunofluorescentie-experimenten op normale XX vrouwelijke muizenfibroblasten vertoonden een enkele intens gekleurde nucleaire structuur met een grootte en locatie die consistent waren met kleuring van het inactieve X-chromosoom (gegevens niet getoond). XY mannelijke fibroblastkernen (Fig. ​ (Fig.4 4 EEN) vertoonden geen bewijs van een gelokaliseerde accumulatie van antilichaam vergelijkbaar met die gezien in XX of XXX vrouwelijke kernen. Deze resultaten suggereren sterk dat serum 154 een kruisreactie vertoont met het inactieve X-chromosoom in muizencellen en dat de inactieve X-chromosoom-geassocieerde epitoop(en) die door het auto-immuunserum worden herkend, evolutionair geconserveerd lijkt te zijn bij mensen en muizen. 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. (EEN) XY male fibroblasts. (B) XXX female fibroblasts. (C) XY male ES cells. (NS) XX female ES cells. (E) 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 C en NS, 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 NS). 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 E en 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 Discussie). 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 Natuur, 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).

Kleurenblind

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 Metafemale
X X X + ЗА 3/3 or 1.0 Vrouwelijk
XX + 2A 2/2 or 1.0 Vrouwelijk
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 Male
XY + 2A 1/2 or 0.5 Male
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.


Bekijk de video: CHIROPRACTIC INDONESIA. TERAPI KRETEK TULANG (December 2021).