Gene dosage compensation

DIMORFISMO SESSUALE
Determinazione del sesso basato sul bilanciamento X/A
2X/2A=1
1X/2A=0.5
3X/2A=1.5
2X/2A=1
3X/4A=0.75
2X/3A=0.67
1X/2A=0.5
X-linked
Autosomico
Il rapporto X:A regola
l’espressione di Sex
lethal Sxl, il primo gene
della via per la
determinazione del sesso
femminile
Lo splicing differenziale dell’RNA regola l’espressione genica
X-linked
Autosomico
Lo splicing differenziale dell’RNA regola l’espressione genica
Determinazione del sesso
basata sul bilanciamento X/A
Ermafroditi
XX
Maschi
XO
C. Elegans nematode
Nel nematode C. elegans la Y non è necessaria
per la determinazione sessuale
Mammiferi XY/XX
Sistema ZW
Uccelli
ZZ
CROMOSOMI ZZ
SESSUALI
ZW
ZW
APE
Sistema aplo-diploide
n
2n
Ricapitolando……….
Sistema ZW
Uccelli
ZZ
ZW
Grillo Sistema X0
X0
Mammiferi XY/XX
APE
XX
Sistema aplo-diploide
n
2n
Determinazione ambientale del sesso
Ermafrodita
Crepidula fornicata
Mollusco gasteropode
Determinazione ambientale del sesso
nel verme marino Bonellia le forme larvali sono
sessualmente indifferenziate
Se un individuo si deposita sul fondo sviluppa in
femmina, se si attacca al corpo di una femmina
diventa un maschio.
In alcune tartarughe la temperatura gioca
un ruolo:
T maggiore di 32°C sviluppa femmine
T minore di 28°C sviluppa maschi.
Meccanismi di compensazione del dosaggio in varie specie
Mammiferi
XX
XY
Uno dei cromosomi X (a caso) è inattivato nelle cellule
somatiche delle femmine
Drosophila
XX XY Il livello di espressione dei geni localizzati sul cromosoma X
dei maschi è raddoppiato
Caenorabditis XX* XO Il livello di espressione dei geni localizzati su entrambi i
cromosomi X degli ermafroditi è ridotto al 50%.
L’ipotesi di Mary Lyon (1961)
Piccoli campioni di cute sono stati prelevati da una donna ETEROZIGOTE
per gli alleli della G6PD
G6PD, un enzima Eritrocitario prodotto da un gene presente sul
cromosoma X.
X
I due ALLELI producono proteine dalla migrazione elettroforetica differente:
G6PD lenta o veloce.
Le cellule epiteliali sono state seminate in modo che si trovino sparse sul terreno
di coltura.
Ogni singola cellula si accresce e si divide, producendo una colonia di cellule
detta CLONE.
L’analisi elettroforetica dell’enzima estratto dai singoli cloni ha rivelato che
ciascun clone esprimeva o l’uno o l’altro dei due alleli G6PD.
Meccanismo di compensazione di dosaggio
Xist RNA (red)
Fig 1| XistRNA encompasses the X from which it is transcribed.
RNA-fluorescence in situhybridization detecting XistRNA (red) localized on
the inactive X in a preparation of condensed chromosomes from differentiated
mouse cells.DNA is counterstained (blue).
L’RNA Tsix si trascrive e si appaia a Xist
sul cromosoma che deve restare ATTIVO
Xist è localizzato in Xq13 la disattivazione avviene durante il 16°
giorno di sviluppo. Il 15% dei geni della X sfugge alla disattivazione.
XX
XY
Colorazione con DAPI
X Chromosome
• Contains about 5% of the haploid genome.
• Genes encode house-keeping and specialized functions.
• Conserved in gene content between species.
• It does not encode sex determination or differentiation.
• In females one of the X-chromosomes is inactivated in each and every cell
• Inactivation occurs during embryogenesis.
• X Inactivation appears to be random in somatic cells (mosaic pattern).
• The process starts at the "X inactivation centre" and spreads along the
chromosome.
X Chromosome Inactivation
• The breakthrough was the discovery of the X inactive specific transcript (Xist)
(Brown
Nature 1991)
• This gene is located within the "X inactivation centre" and only expressed by
the inactive X chromosome.
• Unlike other genes that encode, protein XIST contained no "open reading frames"
(i.e. no codons to encode amino acids).
• Xist is transcribed but not translated.
• Xist appears to act as RNA. Current thinking is that it binds to the X Chromosome
and is involved in its translocation to the nuclear periphery.
• It now appears that XIST appears to initiate X inactivation and it is the
methylation
of the inactive X genes that maintains inactivity.