Chromosomy zawierają zestaw instrukcji do stworzenia organizmu. Mężczyźni mają jeden chromosom X i jeden chromosom Y, ten ostatni jest odpowiedzialny za cechy, które czynią mężczyzn mężczyznami, w tym męskie narządy płciowe i zdolność do produkcji spermy. W przeciwieństwie do nich, kobiety posiadają dwie kopie chromosomu X. Ale, ponieważ chromosom X niesie większą instrukcję obsługi niż chromosom Y, rozwiązanie biologii jest w dużej mierze inaktywować jeden chromosom X u kobiet, dając jedną funkcjonalną kopię X w obu mężczyzn i women.
„Nasze badanie pokazuje, że nieaktywny X u kobiet nie jest tak cichy, jak myśleliśmy,” powiedziała Laura Carrel, Ph.D., asystent profesora biochemii i biologii molekularnej, Penn State College of Medicine, Penn State Milton S. Hershey Medical Center. „Efekty tych genów z nieaktywnego chromosomu X mogłyby wyjaśnić niektóre z różnic pomiędzy mężczyznami i kobietami, które nie są przypisywane hormonom płciowym.”
To badanie zatytułowane, „X-inactivation profile reveals extensive variability in X-linked gene expression in females,” zostało opublikowane w March 17, 2005, wydanie czasopisma Nature.
Zależnie od genu, posiadanie dwóch aktywnych kopii może mieć znaczenie bardzo mało, lub bardzo dużo. Kiedy geny na nieaktywnym X uciekają inaktywacji i są wyrażane, to może stworzyć silniejszą ogólną koncentrację poszczególnych genów. Carrel i jej współautor, Huntington F. Willard, Institute for Genome Sciences & Policy, Duke University, ustalili, które geny wymykały się inaktywacji i gdzie znajdowały się na nieaktywnym chromosomie X. Stwierdzili, że większość genów zbaczających z drogi była zgrupowana razem.
„To mówi nam, że sąsiedztwa mają znaczenie”, powiedział Carrel. „Geny na chromosomie X ewoluowały w pięciu sekwencyjnych segmentach lub warstwach. Starsze segmenty mają mniej genów, które wymykają się inaktywacji, niż te, które rozwinęły się później na drodze ewolucji chromosomu. Sugeruje to, że w miarę jak gatunek ludzki będzie ewoluował, coraz więcej genów wymykających się inaktywacji może stracić swoją zdolność do tego.”
Carrel opracowała dwa systemy laboratoryjne do badania nieaktywnego chromosomu X. Używając pierwotnych komórek skóry, porównała ekspresję genów między chromosomem X a nieaktywnym chromosomem dla 94 genów obejmujących chromosom X w 40 ludzkich próbkach. Stwierdziła, że tylko 65 procent genów było nieaktywnych we wszystkich próbkach. Dwadzieścia procent było inaktywowanych w niektórych próbkach i nie w innych, a 15 procent uniknęło inaktywacji we wszystkich próbkach. Ponadto, wiele z tych z nieaktywnego X, które zostały wyrażone były tylko częściowo wyrażone.
Drugi system laboratoryjny użył innych linii komórkowych do porównania nieaktywnych do aktywnych chromosomów X i nagrał geny wyrażone z nieaktywnych chromosomów X. Sześćset dwadzieścia cztery geny na chromosomie zostały przetestowane z tym systemem i również wykazały, że 16 procent genów na nieaktywnym X uciekł inaktywacji, potwierdzając wyniki w pierwszym modelu laboratoryjnym.
Chociaż dane te zostały zebrane z eksperymentów hodowli komórkowej, może to mieć wpływ na doradztwo osób z nieprawidłowościami chromosomu X, który stanowi około jeden na 650 urodzeń. Wyjaśnia również, że istnieje więcej zmienności wśród samic niż naukowcy myśleli.
Dane sugerują również, że żeński genom różni się teraz od męskiego genomu na co najmniej cztery sposoby. Po pierwsze, poprzednie badania wykazały, że chromosom Y daje samcom kilka genów, które są nieobecne u samic. Po drugie, to badanie pokazuje, że fakt, że niektóre geny na nieaktywnym X są wyrażane oznacza, że około 15 procent genów są wyrażane na wyższych poziomach u kobiet niż u mężczyzn. Po trzecie, badanie to pokazuje również dodatkowe 10 procent genów na nieaktywnym X wykazują zmienne poziomy ekspresji u kobiet, podczas gdy mężczyźni mają tylko jedną kopię tych genów. I wreszcie, naukowcy już wiedzieli, że losowa natura inaktywacji X pokazuje, że kobiety, ale nie mężczyźni, są mozaikami dwóch populacji komórek w odniesieniu do ekspresji genów X-linked.
„Chociaż pokazaliśmy różnice specyficzne dla płci, implikacje kliniczne pozostają niezbadane”, powiedział Carrel. „Możemy jednak stwierdzić, że różnice te powinny być uznane jako potencjalne czynniki wyjaśniające normalne różnice między płciami, ale także różnice między płciami w sposobie manifestacji, postępu i odpowiedzi na leczenie niektórych chorób. Aby ustalić taką rolę dla tych genów, konieczne będą dalsze badania.”
.