Chromosomerna innehåller instruktionerna för att skapa en organism. Män har en X-kromosom och en Y-kromosom, och den senare är ansvarig för de egenskaper som gör män manliga, inklusive de manliga könsorganen och förmågan att producera sperma. Kvinnor däremot har två kopior av X-kromosomen. Men eftersom X-kromosomen har en större instruktionsbok än Y-kromosomen är biologins lösning att i stort sett inaktivera den ena X-kromosomen hos kvinnor, vilket ger en funktionell kopia av X hos både män och kvinnor.
”Vår studie visar att den inaktiva X-kromosomen hos kvinnor inte är så tyst som vi trodde”, säger Laura Carrel, Ph.D., biträdande professor i biokemi och molekylärbiologi, Penn State College of Medicine, Penn State Milton S. Hershey Medical Center. ”Effekterna av dessa gener från den inaktiva X-kromosomen kan förklara en del av skillnaderna mellan män och kvinnor som inte kan tillskrivas könshormoner.”
Denna studie med titeln ”X-inactivation profile reveals extensive variability in X-linked gene expression in females” (X-inaktiveringsprofilen avslöjar omfattande variabilitet i X-kromosomens genuttryck hos kvinnor) publicerades i numret av den 17 mars 2005 av tidskriften Nature.
Avhängigt av genen kan det ha mycket liten, eller mycket stor betydelse att ha två aktiva kopior. När gener på det inaktiva X undkommer inaktivering och uttrycks kan det skapa en starkare total koncentration av vissa gener. Carrel och hennes medförfattare, Huntington F. Willard, Institute for Genome Sciences & Policy, Duke University, fastställde vilka gener som undgick inaktivering och var de fanns på den inaktiva X-kromosomen. De fann att de flesta av de avvikande generna var grupperade tillsammans.
”Detta säger oss att grannskap spelar roll”, säger Carrel. ”Generna på X-kromosomen utvecklades i fem sekventiella segment eller lager. De äldre segmenten har färre gener som undgår inaktivering än de som utvecklats senare i kromosomens utvecklingsväg. Detta tyder på att allt eftersom den mänskliga arten fortsätter att utvecklas kan fler och fler av de gener som undkommer inaktivering förlora sin förmåga att göra det.”
Carrel utvecklade två laboratoriesystem för att undersöka den inaktiva X-kromosomen. Med hjälp av primära hudceller jämförde hon genuttrycket mellan X-kromosomen och den inaktiva kromosomen för 94 gener som spänner över X-kromosomen i 40 mänskliga prover. Hon fann att endast 65 procent av generna var inaktiva i alla prover. Tjugo procent var inaktiverade i vissa prover och inte i andra, och 15 procent undgick inaktivering i alla prover. Dessutom var många av de gener från det inaktiva X som uttrycktes endast delvis uttryckta.
Det andra laboratoriesystemet använde andra cellinjer för att jämföra inaktiva med aktiva X-kromosomer och registrerade gener som uttrycktes från inaktiva X-kromosomer. Sexhundratjugofyra gener på kromosomen testades med detta system och visade också att 16 procent av generna på det inaktiva X undgick inaktivering, vilket bekräftade resultaten i den första laboratoriemodellen.
Och även om dessa data samlades in från cellodlingsexperiment kan de ha betydelse för rådgivning till personer med X-kromosomavvikelser, som står för ungefär en av 650 födslar. Det förklarar också att det finns mer variabilitet bland kvinnor än vad forskarna trodde.
Data tyder också på att det kvinnliga genomet nu skiljer sig från det manliga genomet på minst fyra sätt. För det första hade tidigare studier visat att Y-kromosomen ger männen flera gener som saknas hos kvinnorna. För det andra visar den här studien att det faktum att vissa gener på det inaktiva X uttrycks innebär att cirka 15 procent av generna uttrycks på högre nivåer hos kvinnor än hos män. För det tredje visar studien också att ytterligare 10 procent av generna på det inaktiva X har varierande uttrycksnivåer hos kvinnor, medan män bara har en enda kopia av dessa gener. Och slutligen hade forskarna redan känt till att X-inaktiveringens slumpmässiga natur visar att kvinnor, men inte män, är mosaiker av två cellpopulationer med avseende på X-bundet genuttryck.
”Även om vi har visat på könsspecifika skillnader förblir de kliniska konsekvenserna outforskade”, säger Carrel. ”Vi kan dock dra slutsatsen att dessa skillnader bör erkännas som potentiella faktorer för att förklara normala skillnader mellan könen men också könsskillnader i hur vissa sjukdomar manifesteras, utvecklas och reagerar på behandling. Ytterligare studier kommer att krävas för att fastställa en sådan roll för dessa gener.”