Cromozomii conțin setul de instrucțiuni pentru crearea unui organism. Bărbații au un cromozom X și un cromozom Y, acesta din urmă fiind responsabil pentru caracteristicile care îi fac pe bărbați, inclusiv organele sexuale masculine și capacitatea de a produce spermă. În schimb, femeile au două copii ale cromozomului X. Dar, deoarece cromozomul X poartă un manual de instrucțiuni mai mare decât cromozomul Y, soluția biologiei este de a inactiva în mare măsură un cromozom X la femei, oferind o singură copie funcțională a X-ului atât la bărbați, cât și la femei.
„Studiul nostru arată că X-ul inactiv la femei nu este atât de silențios pe cât am crezut”, a declarat Laura Carrel, Ph.D., profesor asistent de biochimie și biologie moleculară, Penn State College of Medicine, Penn State Milton S. Hershey Medical Center. „Efectele acestor gene din cromozomul X inactiv ar putea explica unele dintre diferențele dintre bărbați și femei care nu pot fi atribuite hormonilor sexuali.”
Acest studiu intitulat, „Profilul de inactivare X dezvăluie o variabilitate extinsă în expresia genelor legate de X la femei”, a fost publicat în numărul din 17 martie 2005 al revistei Nature.
În funcție de genă, a avea două copii active poate conta foarte puțin sau foarte mult. Atunci când genele de pe X-ul inactiv scapă inactivării și sunt exprimate, acest lucru poate crea o concentrație generală mai puternică a anumitor gene. Carrel și coautorul ei, Huntington F. Willard, Institute for Genome Sciences & Policy, Duke University, au determinat ce gene scăpau de inactivare și unde erau localizate pe cromozomul X inactiv. Ei au descoperit că majoritatea genelor evazioniste erau grupate împreună.
„Acest lucru ne spune că vecinătățile contează”, a spus Carrel. „Genele de pe cromozomul X au evoluat în cinci segmente sau straturi secvențiale. Segmentele mai vechi au mai puține gene care scapă de inactivare decât cele care s-au dezvoltat mai târziu în calea evolutivă a cromozomului. Acest lucru sugerează că, pe măsură ce specia umană continuă să evolueze, din ce în ce mai multe dintre genele care scapă de inactivare își pot pierde capacitatea de a face acest lucru.”
Carrel a dezvoltat două sisteme de laborator pentru a investiga cromozomul X inactiv. Folosind celule primare de piele, ea a comparat expresia genică între cromozomul X și cromozomul inactiv pentru 94 de gene care acoperă cromozomul X în 40 de probe umane. Ea a constatat că doar 65 la sută dintre gene erau inactive în toate probele. Douăzeci la sută au fost inactivate în unele probe și nu în altele, iar 15 la sută au scăpat de inactivare în toate probele. În plus, multe dintre cele din X-ul inactiv care erau exprimate erau doar parțial exprimate.
Cel de-al doilea sistem de laborator a folosit alte linii celulare pentru a compara cromozomii X inactivi cu cei activi și a înregistrat genele exprimate din cromozomii X inactivi. Șase sute douăzeci și patru de gene de pe cromozom au fost testate cu acest sistem și au arătat, de asemenea, că 16 la sută din genele de pe X inactiv au scăpat de inactivare, confirmând rezultatele din primul model de laborator.
Deși aceste date au fost colectate din experimente pe culturi celulare, ele pot avea implicații pentru consilierea persoanelor cu anomalii ale cromozomului X, care reprezintă aproximativ una din 650 de nașteri. De asemenea, explică faptul că există mai multă variabilitate în rândul femelelor decât credeau oamenii de știință.
Datele sugerează, de asemenea, că genomul feminin diferă acum de cel masculin în cel puțin patru moduri. În primul rând, studiile anterioare au arătat că cromozomul Y oferă bărbaților mai multe gene care sunt absente la femei. În al doilea rând, acest studiu arată că faptul că unele gene de pe X-ul inactiv sunt exprimate înseamnă că aproximativ 15 la sută dintre gene sunt exprimate la niveluri mai ridicate la femei decât la bărbați. În al treilea rând, acest studiu arată, de asemenea, că încă 10 procente din genele de pe X inactiv prezintă niveluri de expresie variabile la femei, în timp ce bărbații au doar o singură copie a acestor gene. Și, în cele din urmă, oamenii de știință știau deja că natura aleatorie a inactivării X arată că femelele, dar nu și bărbații, sunt mozaicuri a două populații de celule în ceea ce privește expresia genelor legate de X.
„Deși am arătat diferențe specifice sexului, implicațiile clinice rămân neexplorate”, a spus Carrel. „Cu toate acestea, putem concluziona că aceste diferențe ar trebui să fie recunoscute ca factori potențiali pentru a explica diferențele normale dintre sexe, dar și diferențele de gen în ceea ce privește modul în care anumite boli se manifestă, evoluează și răspund la tratament. Vor fi necesare studii suplimentare pentru a stabili un astfel de rol pentru aceste gene.”
.