PúE╞ ZALE»Y OD GEN╙W, NIE OD CHROMOSOMU

Jest rzecz▒ powszechnie znan▒, ┐e za nasz▒ p│eµ odpowiedzialny jest chromosom Y, lub jego brak. Na poz≤r jest to fakt oczywisty i, w gruncie rzeczy, niezbyt interesuj▒cy. Problem pojawia siΩ dopiero wtedy, gdy u╢wiadomimy sobie, ┐e za cechy odpowiedzialne s▒ geny lub ich grupy, a chromosom jest tylko pewnym wygodnym sposobem ich upakowania.

A wiΩc, szczΩ╢liwi posiadacze "igreka" i dumne w│a╢cicielki dw≤ch "iks≤w", poszukajmy genu odpowiedzialnego za r≤┐nicowanie siΩ p│ci.

Poniewa┐ rozdzielnop│ciowo╢µ wystΩpuje ju┐ u stosunkowo prostych organizm≤w, na nich w│a╢nie skupi│a siΩ uwaga badaczy. Proste organizmy modelowe mia│y dostarczyµ danych do bada± nad determinacj▒ p│ci u ssak≤w, a w╢r≤d nich i cz│owieka. Mechanizmy molekularne prowadz▒ce do r≤┐nicowania siΩ p│ci zosta│y najlepiej poznane u nicienia Caenorhabditis elegans i u ulubionej przez genetyk≤w Drosophila melanogaster.

U tej sympatycznej muszki , podobnie jak u cz│owieka, samice maj▒ dwa chromosomy X, a samce kombinacjΩ XY. Co ciekawe, o p│ci zwierzΩcia nie decyduje bezpo╢rednio obecno╢µ lub brak chromosomu Y czy X, a stosunek liczby chromosom≤w X do liczby haploidalnych komplet≤w autosom≤w. U normalnego samca stosunek X/A wynosi 1/2 - jeden chromosom X na dwa (u diploidalnej Drosophila) komplety autosom≤w.

U normalnej samicy ten stosunek wynosi odpowiednio 1.

Niezwykle ciekawy efekt osi▒gano krzy┐uj▒c osobniki o r≤┐nej ploidalno╢ci. Uda│o siΩ osi▒gn▒µ szerokie spektrum warto╢ci stosunku X/A.

Pozwoli│o to na odkrycie warto╢ci progowej X/A=0,67, poni┐ej kt≤rej r≤┐nicuj▒ siΩ samce, za╢ powy┐ej kt≤rej - samice. Osobniki wykazuj▒ce wsp≤│czynnik r≤wny 0,67 (dwa chromosomy X i trzy komplety autosom≤w) by│y tzw. interseksami i posiada│y zar≤wno kom≤rki mΩskie, jak i ┐e±skie.

Do tej pory nie wiadomo jeszcze, w jaki spos≤b organizm, a dok│adniej jego pojedyncze kom≤rki, mierzy ilo╢µ chromosom≤w. Przypuszcza siΩ, ┐e na chromosomach X znajduj▒ siΩ geny koduj▒ce bia│ka o charakterze czynnik≤w transkrypcyjnych (sis-a i sis-b), kt≤re po przekroczeniu warto╢ci progowej (zwi▒zanym z ilo╢ci▒ chromosom≤w X) powoduj▒ feminizacjΩ. Wci▒┐ nie znany jest natomiast gen zlokalizowany na autosomach, a wp│ywaj▒cy na r≤┐nicowanie p│ci.

Wspomniane ju┐ produkty gen≤w sis-a i sis-b aktywuj▒ nadrzΩdny gen regulatorowy Sxl inicjuj▒c kaskadΩ gen≤w bior▒cych udzia│ w r≤┐nicowaniu siΩ p│ci u Drosophila.

Powy┐szy schemat ilustruje trzy kierunki reguluj▒cego dzia│ania genu Sxl: aktywacja kaskady gen≤w odpowiedzialnych za determinacjΩ p│ci kom≤rek somatycznych, odrΩbny szlak prowadz▒cy do determinacji p│ci kom≤rek rozrodczych i wreszcie aktywacjΩ mechanizm≤w kompensacyjnych.

Mechanizm kompensacyjny, nie zwi▒zany bezpo╢rednio z procesem determinacji p│ci, pozwala na wyr≤wnanie dysproporcji pomiΩdzy ilo╢ci▒ gen≤w na chromosomie X u samca (XY) i u samicy (XX). Na chromosomie X, poza czynnikami p│ci, znajduje siΩ bowiem jeszcze ok. jednej pi▒tej wszystkich gen≤w Drosophila. U tej muszki, w celu wyr≤wnania u samca poziomu ekspresji gen≤w z chromosomu X do poziomu wystΩpuj▒cego u samicy, zachodzi dwukrotnie wydajniejszy proces transkrypcji.

Zjawisko kompensacji zachodzi r≤wnie┐ u innych organizm≤w, w tym i u cz│owieka. W j▒drze interfazowym normalnych kom≤rek kobiecych jeden z chromosom≤w X przekszta│ca siΩ w silnie skondensowane, nieaktywne cia│ko Barra. Rezultat takiej kompensacji jest identyczny jak u Drosophila - ekspresja gen≤w zlokalizowanych na chromosomie X jest taka sama u obu p│ci, pomimo r≤┐nej liczby tych chromosom≤w. Inaczej dzieje siΩ jedynie w ┐e±skich kom≤rkach p│ciowych - oocytach - zachodzi tam aktywacja nieczynnego dot▒d drugiego chromosomu X.

U osobnik≤w euploidalnych , ze zwielokrotnionym chromosomem X, dochodzi do inaktywacji wszystkich, opr≤cz jednego, chromosom≤w X w kom≤rkach.

Jak ju┐ wspomniano, chocia┐ kompensacja jest zjawiskiem kontrolowanym przez gen Sxl, to jest jednak jedynie po╢rednio zwi▒zana z genetyczn▒ determinacj▒ p│ci.

Gen ten bowiem ma inn▒ funkcjΩ - znacznie istotniejsz▒, je╢li chodzi o determinacjΩ p│ci - aktywuje u Drosophila melanogaster kaskadΩ podrzΩdnych gen≤w, powoduj▒cych rozw≤j organizmu w kierunku p│ci ┐e±skiej.

U samc≤w muszki owocowej, w okresie postembrionalnym, r≤wnie┐ zachodzi transkrypcja genu Sxl. Jednak ze wzglΩdu na r≤┐nicΩ w obr≤bce mRNA u obu p│ci u samc≤w powstaje kr≤tszy, niefunkcjonalny produkt.

Determinacja p│ci somatycznej zale┐na jest od czterech gen≤w regulatorowych podporz▒dkowanych genowi Sxl: tra, tra-2, dsx i genu ix - niezbΩdnego, choµ o wci▒┐ nieznanej funkcji.

Mechanizm regulacji gen≤w determinuj▒cych p│eµ somatyczn▒ dzia│a przede wszystkim na poziomie modyfikacji transkrypt≤w. U samic funkcjonalne bia│ko genu Sxl zawiera domenΩ wi▒┐▒c▒ siΩ z RNA, co wskazuje na jego rolΩ w obr≤bce mRNA. Rzeczywi╢cie - umo┐liwia ono powstanie dzia│aj▒cego produktu genu kolejnego z gen≤w - tra. U samc≤w, pozbawionych poprawnego produktu Sxl, w czasie obr≤bki transkryptu zostaje wyciΩty z genu tra obszerny fragment ORF, powoduj▒c powstanie nieczynnego produktu.

Bia│ka gen≤w tra i tra-2 r≤wnie┐ zawieraj▒ sekwencje koduj▒ce domeny oddzia│ywuj▒ce z RNA. S▒ one zaanga┐owane w obr≤bkΩ transkryptu kolejnego genu - dsx, kt≤ry daje zar≤wno funkcjonalny produkt mΩski (bez obr≤bki przez bia│ko tra), jak i ┐e±ski. Decyduj[UDPP1]▒ one o dalszym rozwoju kom≤rek somatycznych odpowiednio w kierunku p│ci mΩskiej i ┐e±skiej. Ca│y szlak aktywowany przez gen Sxl ukazuje poni┐szy schemat:

Mechanizm r≤┐nicowania p│ci kom≤rek rozrodczych (wytwarzania plemnik≤w lub oocyt≤w) nie zosta│ jeszcze dok│adnie poznany, chocia┐ zbadano ju┐ wiele gen≤w zaanga┐owanych w proces gametogenezy. jednym z nich jest z pewno╢ci▒ omawiany ju┐ gen Slx, kt≤rego aktywno╢µ warunkuje powstawanie oocyt≤w. Wiadomo r≤wnie┐, ┐e nie bez znaczenia jest wp│yw kom≤rek somatycznych o okre╢lonej p│ci - stwierdzono eksperymentalnie, ┐e kom≤rki p│ciowe XX przeniesione w otoczenie mΩskich kom≤rek somatycznych, mog▒ wej╢µ na drogΩ spermatogenezy.

WúADCY I PODDANI - KONTROLA GEN╙W NAD GENAMI

DETERMINACJA PúCI U SSAK╙W

Webmaster