染色体には、生物を作るための一連の指令が含まれています。 男性はX染色体とY染色体を1本ずつ持っており、後者が男性の性器や精子を作る能力など、男性を男性たらしめている特徴を担っているのです。 一方、女性はX染色体を2本持っています。 しかし、X染色体はY染色体よりも大きな取扱説明書を持っているため、生物学の解決策は、女性のX染色体の1つをほぼ不活性化し、男女ともに機能するXのコピーを1つ与えることです。
「今回の研究は、女性における不活性Xが我々が考えていたほど静かではないことを示しています」と、ペンステート医学大学、ペンステート ミルトン S. ハーシー医療センターの生物化学および分子生物学助教授ローラ・カレル博士は述べています。 不活性X染色体からのこれらの遺伝子の効果は、性ホルモンに起因しない男女間の違いのいくつかを説明できるかもしれません」
「X-inactivation profile reveals extensive variability in X-linked gene expression in females」と題するこの研究は、雑誌『ネイチャー』の2005年3月17日号に掲載されました。 不活性なX上の遺伝子が不活性化を免れて発現すると、特定の遺伝子の全体的な濃度がより強くなる可能性があるのです。 キャレルと共著者のハンティントン・F・ウィラード（デューク大学ゲノム科学研究所&政策担当）は、どの遺伝子が不活性化を免れているか、不活性X染色体のどこに位置しているかを特定した。 このことは、近隣の地域が重要であることを物語っています」と、キャレルは述べています。 「X染色体上の遺伝子は、5つの連続したセグメントまたは層で進化した。 古い区分では、不活性化を免れる遺伝子が、染色体の進化の過程で後から発達したものよりも少ないのです。 このことは、ヒトという種が進化を続けるにつれて、不活性化を免れている遺伝子がますますその能力を失う可能性を示唆している」
Carrel は、不活性化したX染色体を調べるために2つの実験系を開発しました。 皮膚の初代細胞を用いて、彼女は40人のヒトのサンプルのX染色体にまたがる94の遺伝子について、X染色体と不活性染色体の間の遺伝子発現を比較しました。 その結果、すべてのサンプルで不活性化した遺伝子は65%に過ぎないことが判明した。 20%はあるサンプルでは不活性化され、他のサンプルでは不活性化されない、15%はすべてのサンプルで不活性化を免れていた。 さらに、発現している不活性Xからのものの多くは部分的にしか発現していなかった。
2番目の実験系では、不活性X染色体と活性X染色体を比較するために他の細胞株を用い、不活性X染色体から発現する遺伝子を記録した。 このシステムで染色体上の624の遺伝子がテストされ、また不活性X上の遺伝子の16％が不活性化を免れ、最初の実験室モデルでの結果を確認しました。
このデータは細胞培養実験から集められたものですが、出生児の約650人に1人を占めるX染色体異常の人のカウンセリングに意味を持つかも知れません。 また、科学者が考えていたよりも、女性の間でより多くの変動があることを説明しています。
このデータは、女性のゲノムが少なくとも4つの点で男性のゲノムと異なっていることも示唆しています。 まず、これまでの研究では、Y染色体は、女性にはないいくつかの遺伝子を男性に与えることが示されていました。 第二に、今回の研究では、不活性なX上のいくつかの遺伝子が発現するということは、約15％の遺伝子が男性よりも女性で高いレベルで発現していることを意味している。 第三に、この研究ではさらに10パーセントの不活性型X上の遺伝子が、男性ではこれらの遺伝子のコピーが1つしかないのに対し、女性では発現レベルが変動していることも示されている。 そして最後に、科学者たちは、X不活性化のランダムな性質が、X連鎖遺伝子の発現に関して、男性ではなく女性が2つの細胞集団のモザイクであることをすでに知っていた。 「しかし、これらの違いは、男女間の正常な違いだけでなく、特定の疾患がどのように現れ、進行し、治療に反応するかにおける性差を説明する潜在的な要因として認識されるべきであると結論づけることができます。 これらの遺伝子のそのような役割を確立するためには、さらなる研究が必要であろう」
と述べた。