I cromosomi contengono l’insieme delle istruzioni per creare un organismo. Gli uomini hanno un cromosoma X e un cromosoma Y, quest’ultimo è responsabile delle caratteristiche che rendono gli uomini maschi, compresi gli organi sessuali maschili e la capacità di produrre sperma. Al contrario, le donne hanno due copie del cromosoma X. Ma, poiché il cromosoma X porta un manuale di istruzioni più grande del cromosoma Y, la soluzione della biologia è quella di inattivare in gran parte un cromosoma X nelle femmine, dando una copia funzionale della X sia negli uomini che nelle donne.
“Il nostro studio dimostra che la X inattiva nelle donne non è così silenziosa come pensavamo”, ha detto Laura Carrel, Ph.D., assistente professore di biochimica e biologia molecolare, Penn State College of Medicine, Penn State Milton S. Hershey Medical Center. “Gli effetti di questi geni del cromosoma X inattivo potrebbero spiegare alcune delle differenze tra uomini e donne che non sono attribuibili agli ormoni sessuali.”
Questo studio intitolato, “X-inactivation profile reveals extensive variability in X-linked gene expression in femmine,” è stato pubblicato nel numero del 17 marzo 2005 della rivista Nature.
A seconda del gene, avere due copie attive può contare molto poco o molto. Quando i geni sulla X inattiva sfuggono all’inattivazione e sono espressi, questo può creare una concentrazione complessiva più forte di particolari geni. Carrel e il suo co-autore, Huntington F. Willard, Institute for Genome Sciences & Policy, Duke University, hanno determinato quali geni sfuggono all’inattivazione e dove si trovano sul cromosoma X inattivo. Hanno scoperto che la maggior parte dei geni ribelli erano raggruppati insieme.
“Questo ci dice che i quartieri contano”, ha detto Carrel. “I geni sul cromosoma X si sono evoluti in cinque segmenti o strati sequenziali. I segmenti più vecchi hanno meno geni che sfuggono all’inattivazione rispetto a quelli che si sono sviluppati più tardi nel percorso evolutivo del cromosoma. Questo suggerisce che, mentre la specie umana continua ad evolversi, sempre più geni che sfuggono all’inattivazione possono perdere la loro capacità di farlo.”
Carrel ha sviluppato due sistemi di laboratorio per studiare il cromosoma X inattivo. Usando cellule primarie della pelle, ha confrontato l’espressione genica tra il cromosoma X e il cromosoma inattivo per 94 geni che coprono il cromosoma X in 40 campioni umani. Ha scoperto che solo il 65% dei geni era inattivo in tutti i campioni. Il 20% era inattivo in alcuni campioni e non in altri, e il 15% sfuggiva all’inattivazione in tutti i campioni. Inoltre, molti di quelli della X inattiva che erano espressi erano solo parzialmente espressi.
Il secondo sistema di laboratorio ha utilizzato altre linee cellulari per confrontare i cromosomi X inattivi con quelli attivi e ha registrato i geni espressi dai cromosomi X inattivi. Seicentoventiquattro geni sul cromosoma sono stati testati con questo sistema e hanno anche mostrato che il 16% dei geni sull’X inattivo è sfuggito all’inattivazione, confermando i risultati del primo modello di laboratorio.
Anche se questi dati sono stati raccolti da esperimenti di cultura cellulare, possono avere implicazioni per la consulenza agli individui con anomalie del cromosoma X, che rappresenta circa una nascita su 650. Spiega anche che c’è più variabilità tra le femmine di quanto gli scienziati pensassero.
I dati suggeriscono anche che il genoma femminile ora differisce dal genoma maschile in almeno quattro modi. In primo luogo, studi precedenti avevano dimostrato che il cromosoma Y dà ai maschi diversi geni che sono assenti nella femmina. In secondo luogo, questo studio mostra che il fatto che alcuni geni sulla X inattiva sono espressi significa che circa il 15 per cento dei geni sono espressi a livelli più elevati nelle femmine che nei maschi. In terzo luogo, questo studio mostra anche un ulteriore 10 per cento dei geni sulla X inattiva mostrano livelli di espressione variabili nelle femmine, mentre gli uomini hanno solo una singola copia di questi geni. E infine, gli scienziati sapevano già che la natura casuale dell’inattivazione dell’X mostra che le femmine, ma non i maschi, sono mosaici di due popolazioni di cellule per quanto riguarda l’espressione dei geni legati all’X.
“Anche se abbiamo mostrato differenze specifiche per il sesso, le implicazioni cliniche rimangono inesplorate”, ha detto Carrel. “Possiamo, tuttavia, concludere che queste differenze dovrebbero essere riconosciute come potenziali fattori per spiegare le normali differenze tra i sessi, ma anche le differenze di genere nel modo in cui alcune malattie si manifestano, progrediscono e rispondono al trattamento. Ulteriori studi saranno necessari per stabilire un tale ruolo per questi geni.”
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