Kromosomit sisältävät ohjeet organismin luomiseksi. Miehillä on yksi X-kromosomi ja yksi Y-kromosomi, joista jälkimmäinen vastaa niistä ominaisuuksista, jotka tekevät miehestä miehen, mukaan lukien miehen sukupuolielimet ja kyky tuottaa siittiöitä. Naisilla sen sijaan on kaksi kopiota X-kromosomista. Mutta koska X-kromosomissa on suurempi ohjekirja kuin Y-kromosomissa, biologian ratkaisu on suurelta osin inaktivoida toinen X-kromosomi naisilla, jolloin X:stä on yksi toimiva kopio sekä miehillä että naisilla.
”Tutkimuksemme osoittaa, että naisten inaktiivinen X-kromosomi ei olekaan niin hiljainen kuin luulimme”, sanoo Laura Carrel, Ph.D., apulaisprofessori Laura Carrel, biokemian ja molekyylibiologian professori, Penn Staten lääketieteellinen korkeakoulu, Penn Staten Milton S. Hershey -lääketieteellinen keskuksen. ”Näiden inaktiivisen X-kromosomin geenien vaikutukset voisivat selittää joitakin miesten ja naisten välisiä eroja, jotka eivät johdu sukupuolihormoneista.”
Tutkimus ”X-inactivation profile reveals extensive variability in X-linked gene expression in females” (X-inactivation profile reveals extensive variability in X-linked gene expression in females) julkaistiin Nature-lehden 17. maaliskuuta 2005 ilmestyneessä numerossa.
Geeneistä riippuen kahdella aktiivisella kopiolla voi olla hyvin vähän merkitystä, tai sitten hyvin paljon. Kun inaktiivisen X:n geenit pakenevat inaktivoitumista ja ekspressoituvat, se voi johtaa tiettyjen geenien voimakkaampaan kokonaispitoisuuteen. Carrel ja hänen toinen kirjoittajansa Huntington F. Willard, Institute for Genome Sciences & Policy, Duken yliopisto, määrittivät, mitkä geenit pakenivat inaktivointia ja missä ne sijaitsivat inaktiivisella X-kromosomilla. He havaitsivat, että suurin osa omapäisistä geeneistä oli ryhmittynyt yhteen.
”Tämä kertoo meille, että naapurustolla on merkitystä”, Carrel sanoi. ”X-kromosomin geenit kehittyivät viidessä peräkkäisessä segmentissä tai kerroksessa. Vanhemmissa segmenteissä on vähemmän inaktivoitumista pakenevia geenejä kuin kromosomin evoluutiopolulla myöhemmin kehittyneissä. Tämä viittaa siihen, että ihmislajin kehittyessä yhä useammat inaktivoitumista pakenevat geenit saattavat menettää kykynsä inaktivoitua.”
Carrel kehitti kaksi laboratoriojärjestelmää inaktiivisen X-kromosomin tutkimiseksi. Käyttämällä primaarisia ihosoluja hän vertasi geeniekspressiota X-kromosomin ja inaktiivisen kromosomin välillä 94 geenin osalta, jotka kattavat X-kromosomin 40 ihmisen näytteessä. Hän havaitsi, että vain 65 prosenttia geeneistä oli inaktiivisia kaikissa näytteissä. Joissakin näytteissä 20 prosenttia oli inaktivoitunut ja toisissa ei, ja 15 prosenttia vältti inaktivoitumisen kaikissa näytteissä. Lisäksi monet niistä inaktiivisesta X:stä peräisin olevista geeneistä, jotka ilmentyivät, ilmentyivät vain osittain.
Toisessa laboratoriojärjestelmässä käytettiin muita solulinjoja, joissa verrattiin inaktiivisia ja aktiivisia X-kromosomeja, ja kirjattiin ylös geenit, jotka ilmentyivät inaktiivisista X-kromosomeista. Tällä järjestelmällä testattiin kuusisataa kaksikymmentäneljä kromosomin geeniä, ja se osoitti myös, että 16 prosenttia inaktiivisen X:n geeneistä välttyi inaktivoitumiselta, mikä vahvisti ensimmäisen laboratoriomallin tulokset.
Vaikka nämä tiedot kerättiin solukkoviljelykokeista, niillä voi olla merkitystä neuvottaessa henkilöitä, joilla on X-kromosomipoikkeavuuksia, joita on noin joka 650. syntymä. Se selittää myös sen, että naisilla on enemmän vaihtelua kuin tutkijat luulivat.
Tiedot viittaavat myös siihen, että naisten genomi eroaa nyt miesten genomista ainakin neljällä tavalla. Ensinnäkin aiemmat tutkimukset olivat osoittaneet, että Y-kromosomi antaa miehille useita geenejä, joita ei ole naisilla. Toiseksi tämä tutkimus osoittaa, että se, että jotkut inaktiivisen X-kromosomin geenit ilmentyvät, tarkoittaa, että noin 15 prosenttia geeneistä ilmentyy korkeammalla tasolla naisilla kuin miehillä. Kolmanneksi tämä tutkimus osoittaa myös, että vielä 10 prosenttia inaktiivisen X:n geeneistä ilmentyy vaihtelevasti naisilla, kun taas miehillä on vain yksi kopio näistä geeneistä. Ja lopuksi tutkijat olivat jo aiemmin tienneet, että X-inkivoitumisen satunnainen luonne osoittaa, että naiset, mutta eivät miehet, ovat kahden solupopulaation mosaiikkeja X-sidonnaisten geenien ilmentymisen suhteen.
”Vaikka olemme osoittaneet sukupuolispesifisiä eroja, kliinisiä vaikutuksia ei ole vielä tutkittu”, Carrel sanoi. ”Voimme kuitenkin päätellä, että nämä erot olisi tunnustettava mahdollisiksi tekijöiksi, jotka selittävät sukupuolten välisiä normaaleja eroja mutta myös sukupuolten välisiä eroja siinä, miten tietyt sairaudet ilmenevät, etenevät ja miten ne reagoivat hoitoon. Tarvitaan lisätutkimuksia, jotta näille geeneille voidaan osoittaa tällainen rooli.”