Регуляция импринтированной X-инактивации
Отцовски импринтированную Х-инактивацию впервые наблюдали у сумчатого ( Sharman, 1971 ). Впоследствии Такаги и Сасаки ( Takagi and Sasaki, 1975 ) продемонстрировали импринтированную Х-инактивацию в экстраэмбриональных клеточных линиях ТЕ и РЕ мышиных эмбрионов. Именно происхождение Х-хромосомьг от того или другого родителя управляет ее статусом; другими словами, инактивируются отцовские, но не материнские Х-хромосомы, независимо от того, сколько Х-хромосом или хромосомных наборов присутствуют в клетке. Обратите внимание на то, что единственная Х-хромосома у самцов XY всегда происходит от матери и, следовательно, не инактивируется в импринтированных тканях.
Какова же тогда природа импринта? Исследования экспрессии Xist , регулирующего Х-инактивацию в cis-конфигурации , показывают, что у мышиных эмбрионов имеется репрессивный импринт на аллели, локализованной в Xm (материнской Х-хромосоме) ( рис. 17.4 ). Этот импринт препятствует экспрессии Xist, удерживая Х-хромосому в активном состоянии. Опыты с пересадкой ядер показали, что этот репрессивный Xist-импринт устанавливается во время созревания ооцитов ( Tada et al., 2000 ). Молекулярная основа этого импринта неизвестна, но метилирования ДНК не требуется, в отличие от многих других импринтированных генов (см. детали геномного импринтинга в главе " Геномный импринтинг у млекопитающих ").
Одна из теорий предпочтительной инактивации Хр (отцовской Х-хромосомы) в зиготе заключается в том, что имеет место перенос сайленсинга бивалента XY, который устанавливается на стадии пахитены мейоза у самцов (meiotic sex chromosome inactivation, MSCI ) ( Huynh and Lee, 2003 ). Последующие исследования говорят против этого. Во-первых, было показано,что MSCI - отдельный и не зависимый от Xist механизм, включаемый в пахитене присутствием неспаренных участков хромосом, как на половых хромосомах, так и на аутосомах ( Turner et al, 2005 и помещенные там ссылки). Во-вторых, анализ экспрессии ряда сцепленных с X генов в ранних зиготах показал, что сайленсинг Хр возникает de novo в ответ на экспрессию Xist зиготической Хр ( Okamoto et al., 2005 и помещенные там ссылки).
Экспрессия отцовского Xist (и получающийся в результате этого сайленсинг Хр), начинающаяся в начале зиготической активации гена (на 2-4-клеточной стадии), показывает, что аллель Xist хромосомы Хр готова к экспрессии ( рис. 17.4 ). Однако в мужских соматических тканях Xist всегда репрессирована, откуда следует, что мужские зародышевые клетки должны каким-то образом ремоделировать локус Xist. В соответствии с этим, имеет место специфичное в отношении района деметилирование сайтов CpG в промоторе Xist во время сперматогенеза ( Norris et al., 1994 ).
У эмбрионов с анеуплоидией по Х-хромосоме результатом родительских импринтов, управляющих экспрессией Xist, оказываются неправильные паттерны Х-инактивации на ранних этапах развития. Так же обстоит дело у андрогенетических и гиногенетических (или партеногенетических) эмбрионов, у которых оба хромосомных набора происходят, соответственно, либо от отца, либо от матери. Хотя это обычно снижает жизнеспособность эмбриона, некоторые эмбрионы выживают, очевидно исправляя несоответствующие паттерны Х-инактивации, чтобы обеспечить наличие одной активной Х-хромосомы во всех клетках. Полагают, что это связано с преодолением импринта с помощью механизма, в норме регулирующего случайную Х-инактивацию.
Ген Tsix , антисмысловой регулятор Xist , необходим для импринтированной Х-инактивации, поскольку делеция главного промотора приводит к ранней эмбриональной летальности, когда передается материнской, но не отцовской гаметой ( Lee, 2000 ). Летальность, по- видимому, можно приписать несоответствующей экспрессии Xist хромосомы Хm, т.е. неспособности сохранить активную Х-хромосому у эмбрионов как XmY, так и ХmХр. В настоящее время неясно, является ли экспрессия Tsix-PHK первичным импринтом или же функционирует позже для поддержания импринта.
