Inattivazione del cromosoma X e eredita’ X-linked · Entrambi i cromosomi X sono attivi nelle cellule germinali femminili, mentre il cromosoma X delle cellule germinali maschili

By NA1

Inattivazione del cromosoma X e eredita’ X-linked

Lezione 14

Determinazione del sesso in D. melanogaster

3 2 1.5 metafemmine *

2 2 1 femmine normali

2 3 0.67 intersesso*

1 2 0.5 maschio normale

1 3 0.33 metamaschio *

3 3 1 triploide

Numero di Sets di Rapporto fenotipo Cromosomi X autosomi X/A sessuale

* Intersessi , metafemmine e metamaschi sono sterili.

Determinazione del sesso in D. melanogaster rapporto X/A

0 0.50 1 1.50

femmina

(femmina)intersessoanormale maschio anormale

Compensazione del dosaggio in Drosophila

Nella femmina sono attivi entrambi i cromosomi .

Nel maschio la compensazione del dosaggio avvieneaumentando l’espressione genica dell’unico cromosomaX presente .L’aumento della trascrizione di mRNA porta araggiungere il livello di espressione tipico di duecromosomi .

I mammiferi

Cromosomi sessuali: XX femmine, XY maschi

La compensazione di dose e come in Drosophila?

Geni X linked: 2 nelle femmine, 1 nei maschi

Come produrre una uguale quantita di prodotto genico nei maschi e nelle femmine?

NO !!

Riduzione a meta del livello di espressione nelle femmine: inattivando tutte le X meno 1

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Un po di storia.…(I)’

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1953 Scoperti primi geni X-linked (tabby e mottled). Femmine eterozigoti mostravano variegazione

1949 Barr&Bentram evidenziano nei neuroni di gattauna masserella alla periferia del nucleo. I maschi ne sono privi.

1956 Tijo e Levan identificano il numero cromosomico dell uomo e chiariscono che la femmina ha 46,XX e il maschio 46,XY

X

Un po di storia.…(II)’

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1959 trovati topi XO femmine fertili

un cromosoma X e sufficiente per dare femmine normali

1959 Ohno ipotizza che il corpo di Barr sia la X sovrannumeraria nelle femmine. Infatti nelle aneuploidie dei

cromosomi sessuali...

1959 Vengono identificate le anomalie numeriche dei cromosomi sessuali nell uomo: 45,XO; 47,XXY; 47,XXX......

costituzione descrizione numero deicromosomica dell’individuo corpi di Barr

46, XX normale 146, XY normale 045, X sindrome di Turner 047, XXX triplo X 248, XXXX tetra X 347, XXY sindrome di Klinefelter 148, XXXY sindrome di Klinefelter 248, XXYY sindrome di Klinefelter 147, XYY XYY 0

Un po di storia.…(III)

1961 Russel trovo effetto di variegazioni in topi portatori di traslocazioni X-autosoma

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ü 1962 Beutler evidenzia la presenza di due tipi di globuli rossi in femmine eterozigoti per deficienze X-linked per la glucosio-6-fosfato deidrogenasi. Lo stesso mosaicismo e presente nei fibroblasti anche per altri geni

Un po di storia.…(VI)

Donna eterozigote G6PD+/- Donna eterozigote HPRT+/-

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Geni X linked*

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La G6PD e un enzima del catabolismo degli zuccheri:le femmine producono la stessa quantita dei maschi

Gli individui XXY e XXX producono la stessa quantita degliindividui cariotipicamente normali

E possibile evidenziare due varianti della G6PD su gel diproteine: variante lenta e veloce. Dal momento che ilfenotipo e cellulare si possono ottenere colture che derivanoda una singola cellula......

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By NA11

G6PDCellule di donna eterozigote G6PD+/-

Colturadi singolo clone

Colturaoriginaria

Colturadi singolo clone

Lenta

Veloce

Direzionemigrazione

By NA12

Inattivazione del cromosoma XNel 1966 Mary Lyon formulo’ l’ipotesi che oggi

porta il suo nome (lyonizzazione), per spiegare alcunifenomeni osservati nelle cellule di mammifero di sesso femminile

Si erano accumulate alcune osservazioni:Nei nuclei delle femmine e’ presente una masserella

condensata che corrisponde al numero delle X meno 1

Lo stesso fenomeno si osserva nei maschi XXY, ma non nelle femmine X0

Marcando con timidina triziata nella tarda fase S si osserva la presenza di un cromosoma fortemente marcato che per dimensioni ed aspetto corrisponde al cromosoma X solo nelle cellule con almeno 2 cromosomi X.

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By NA13

Inattivazione del cromosoma X

Altre osservazioni ottenute da Mary Lyon nei sui esperimenti sui topi:

Femmine eterozigoti per 2 loci che determinano il colore del pelo e che mappano sul cromosoma X presentano mantello a chiazze (anche il gatto ha questo tipo di fenotipo) e non un colore uniforme anche se intermedio rispetto ai due colori.

Il fenotipo e’ diverso se si osserva una eterozigote in cis o in trans:

in cis: le macchie sono composte dei due colori

in trans: le macchie sono o di un colore o dell’altro.

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By NA14

Esperimenti di Mary Lyon nei topi I

locus colore A: alleli A1 e A2colore della punta: grigio (wt) o nero

locus colore B: alleli B1 e B2colore della base: marrone(wt) o giallo

X

alla base: tutti marroni. alla punta: maschi grigi e femmine grigie e nere in regioni distinte

A1/A1A2/y

A1/yA1/A2

punte grigie su marrone punte nere su marrone

By NA15

Esperimenti di Mary Lyon nei topi IIlocus colore A: alleli A1 e A2colore della punta: grigio (wt) o nero

locus colore B: alleli B1 e B2colore della base: marrone(wt) o giallo

X

alla base: maschi marroni, femmine gialle e marroni in regioni distinte. alla punta: tutti grigi

B1/B1B2/y

B1/y B1/B2

punte grigie su marrone

punte grigie su giallo

By NA16

Esperimenti di Mary Lyon nei topi IIIlocus colore A: alleli A1 e A2colore della punta: grigio (wt) e nero

locus colore B: alleli B1 e B2colore della base: marrone(wt) e giallo

IL FENOTIPO A MACCHIE SI PRESENTAVA CON ENTRAMBI I LOCUSCHE CHIARAMENTE ERANO X LINKED (Esperimenti sulla DrosophilaGenetica I)

FECE INCROCI PER DEFINIRE IL LINKAGE FRA I DUE LOCUS (Ricordate i reincroci sempre genetica I?) E EBBE DELLE SORPRESE:LE FEMMINE CHE AVEVANO UGUALE GENOTIPO, NON AVEVANO UGUALE FENOTIPO: IL FENOTIPO DIPENDEVA DALLA FASE IN CUI SI TROVAVANO RECIPROCAMENTE GLI ALLELI DEI DUE LOCUS.

By NA17

Esperimenti di Mary Lyon nei topi IVlocus colore A: alleli A1 e A2colore della punta: grigio (wt) e nero


A1/YB2/y

X

A1/YB1/Y

A2/YB1/Y

maschi tutti marroni alla basealle punte 1/2 grigi, 1/2 neriquesto mi conferma la fase della femmina parentale

A1/A2B1/B1

A2/A1B1/B2

1/2 femmine: punte grigie su macchie gialle o marroni

1/2 femmine: punte grigie sul giallo, punte nere sul marrone

A1/A1B1/B2

punte grigie o nere su marronepunte grigie su giallo

By NA18

Esperimenti di Mary Lyon V

A1/A1B1/B1

locus colore A: alleli A1 e A2colore della punta: grigio (wt) e nero


A2/YB2/Y punte grigie su

marrone punte nere su giallo

A1/A2B1/B2

maschi tutti marroni con punte grigie

femmine: punte grigie sul marrone, punte nere sul giallo

X

By NA19

Esperimenti di Mary Lyon VIlocus colore A: alleli A1 e A2colore della punta: grigio (wt) e nero


A1/A2B1/B2

femmine: punte grigie sul marrone, punte nere sul giallo

A2/A1B1/B2

femmine: punte grigie sul giallo, punte nere sul marrone

Queste femmine sono doppie eterozigoti, geneticamente sono uguali,ma hanno fenotipi differenti. Hanno anche fasi diverse: gli alleli dei due locus sono abbinati in modo diverso e’ questo che genera il fenotipo diverso.

By NA20

Mary Lyon

Uno dei due cromosomi X presenti nella linea somatica femminile, viene precocemente inattivato durante lo sviluppo embrionale. L’inattivazione e’ casuale. Come risultato la femmina e’ un mosaico di cellule funzionalmente emizigoti per uno o l’altro dei cromosomi X.

Ipotesi di Mary Lyon:

ü

ü

Numero dei corpi di Barr in individui affetti da alterazioni del numero dei cromosomi sessuli....

L INATTIVAZIONE DELLA X PROCEDE IN MODODIFFERENTE NELLE CELLULE SOMATICHE E NELLE CELLULEGERMINALI

TUTTE LE X ECCETTO UNA, SONO INATTIVATE

Entrambi i cromosomi X sono attivi nelle cellule germinali femminili,mentre il cromosoma X delle cellule germinali maschili e inattivo

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’L INATTIVAZIONE DEL CROMOSOMA X (I)

I tre tipi di cromatina

Eucromatina: regioni che contengono geni trascrizionalmente attivi. E early replicating

Eterocromatina costitutiva: regioni che contengono DNA altamente ripetuto, con pochi geni trascrizionalmente attivi.Si colora in modo differenziale, e late replicating

Eterocromatina facoltativa: eucromatina in alcuni tipicellulari, eterocromatina in altri.

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Eterocromatina facoltativa

Permette alla cellula di spegnere porzioni del genoma

Nel caso del cromosoma X e un intero cromosoma nella sua quasi totalita ad essere spento

In questo caso il cromosoma assume oltre all aspettofunzionale, anche quello conformazionale: e piu condensato: corpo di Barr

L inattivazione del cromosoma X e l applicazione piuestesa di quel sistema di regolazione che oggi chiamiamo

IMPRINTING

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By NA24

X inattivo

Riattivazione del cromosoma X nelle femmine

Nell embrione con 2X le cellule che si differenzieranno in germinali lyonizzano insieme alle altre (allo stadio in cui l inattivazione si verifica, non sono ancora differenziate in oogoni)

Dopo la differenziazione in feto femminile inizia lagametogenesi: il cromosoma X inattivo viene attivato

Ogni uovo prodotto ha un cromosoma X attivo prima della fertilizzazione

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Riattivazione del cromosoma X nei maschi 47,XXY

Nell embrione con 2X le cellule che si differenzieranno in germinali lyonizzano insieme alle altre (allo stadio in cui l inattivazione si verifica, non sono ancora differenziate in goni)

Dopo la differenziazione in feto maschile inizia lagametogenesi: il cromosoma X inattivo viene attivato

La presenza di un cromosoma X sovranumerario provoca la morte cellulare delle cellule germinali e l atrofia del testicolo, con conseguenti livelli bassi di testosterone

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By NA27

Inattivazione del cromosoma XL’inattivazione del cromosoma X avviene intorno al

15mo-16mo giorno dell’embriogenesi (l’embrione e’composto di circa 5000 cellule). Una volta che uncromosoma X (materno o paterno) e’ stato inattivatolo sara’ in tutte le popolazioni cellulari che derivano daquella cellula.

La casualita’ dell’inattivazione e’ tipica dei mammiferi:nei marsupiali viene inattivato preferenzialmente il cromosomapaterno. Nel topo le cellule del trofoblasto inattivano ilcromosoma X paterno per una ragione tuttora ignota.

La casualita’ viene meno in presenza di X riarrangiate

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M

M

By NA28

Inattivazione del cromosoma Xschema

XpatXmat

Come avviene l’inattivazione e come viene mantenuta?

Zigote

Inattivazionecasuale

15mo -16mogiorno

By NA29

Come avviene e come si mantiene l’inattivazione?

Vengono inattivati tutti i geni della X?

No, inizialmente si riteneva che l’inattivazione coinvolgesse tutto il cromosoma, oggi sappiamo che nonvengono inattivati i geni della regione pseudoautosomica :i geni di questa regione hanno un omologo sul cromosoma Y

Non vengono inattivati geni che hanno pseudogeni sul cromosoma Y, e altri geni per i quali non si conosce la ragione. Comunque il cromosoma X risulta inattivato al 90%

C’e’ una regione sul cromosoma X da cui inizial’inattivazione ?

L’ inattivazionedomande

☺

By NA30


Si, la regione Xq13. In questa regione e’ presenteil centro di inattivazione Xic che agisce in cis . E’ statoindividuato un locus Xist che sembra essere il gene checontrolla il processo di inattivazione.

La mappatura di Xic e il clonaggio di Xist sono stati resi possibili grazie allo studio dei riarrangiamenti del cromosoma X in cui l’inattivazione non casuale: l’inattivazione dipende dal tipo di riarrangiamento


☺

M

By NA31

L’ inattivazionele traslocazioni X/Autosoma

X X/A A/X A

Xic agisce in cis:il frammento fisicamenteseparato non puo’ inattivarsi

Inattivazione

casuale dell’X

due copie Xp attiveparte autosoma inattiva

morte della cellula

un cromosoma X attivodue autosomi attivi

questo clone e’l’unico che si ritrova

M

By NA32

L’ inattivazione X(isop), X(isoq) e X(del)

Isocromosomadel braccio cortonon si ritrova maiX

Isocromosomadel braccio lungosempre inattivato

delezione del braccio cortosempre inattivato

delezione del braccio lungosempre inattivatose la delezione noncoinvolge Xq13

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M M

M

(Sindrome di Turner) (Sindrome di Turner)(Sindrome di Turner)

Traslocazione X/Autosoma

By NA34

Come avviene e come si mantiene l’inattivazione?

Vengono inattivati tutti i geni della X?

No, inizialmente si riteneva che l’inattivazione coinvolgesse tutto il cromosoma, oggi sappiamo che nonvengono inattivati i geni della regione pseudoautosomica :i geni di questa regione hanno un omologo sul cromosoma Y

Non vengono inattivati geni che hanno pseudogeni sul cromosoma Y, e altri geni per i quali non si conosce la ragione. Comunque il cromosoma X risulta inattivato al 90%



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By NA35

Il materiale didattico e’ presente in rete:http://www.dipartimentodibiologiabari.it/didatticaNON sono dispense, ma un ausilio allo studio sullibro

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