Barr-Körper Definition

Der Barr-Körper, auch Geschlechtschromatin genannt, ist das inaktive X-Chromosom in weiblichen Körperzellen. In allen weiblichen Körperzellen, die nicht an der geschlechtlichen Fortpflanzung beteiligt sind, ist eines der X-Chromosomen aktiv, während das andere in einem als Lyonisierung bezeichneten Prozess inaktiviert wird, wodurch der Barr-Körper entsteht. Der Grund für die Abschaltung eines X-Chromosoms liegt darin, dass nur die notwendige Menge an genetischer Information zum Ausdruck kommt und nicht die doppelte oder sogar mehr. Aus diesem Grund kommt die X-Inaktivierung nicht nur beim Menschen vor, sondern bei allen Organismen, deren Geschlecht durch das Vorhandensein oder Fehlen eines Y- oder W-Chromosoms in der Zelle bestimmt wird. Kurz gesagt, die Menge der exprimierten Gene des X-Chromosoms muss bei Männchen und Weibchen gleich sein.

Der Barr-Körper ist in Heterochromatin verpackt, während das aktive X-Chromosom in Euchromatin verpackt ist. Das bedeutet, dass, obwohl beide X-Chromosomen den gleichen Geninhalt haben, das inaktive X-Chromosom kondensiert und für die an der Transkription beteiligten Moleküle nicht leicht zugänglich ist, während das aktive X-Chromosom ein größeres Volumen hat und verteilter oder offener ist, so dass die Transkription stattfinden kann.

Welches X-Chromosom wird zum Barr-Körper?

Es ist völlig willkürlich, welches Chromosom inaktiviert wird, aber innerhalb einer bestimmten Zelle bleibt das inaktivierte X-Chromosom für das gesamte Leben der Zelle inaktiv. Darüber hinaus ist dasselbe Chromosom in allen Zellen, die von der ursprünglichen Zelle abstammen, inaktiv, und dasselbe gilt natürlich auch für das aktive X-Chromosom. Es gibt also immer nur ein aktives X-Chromosom in einer bestimmten Zelle, aber es variiert, welches X-Chromosom es ist. Aus diesem Grund ist die Anzahl der Barr-Körper immer um eins geringer als die Gesamtzahl der X-Chromosomen. Dies gilt selbst dann, wenn ein Individuum eine Mutation hat, die zum Vorhandensein zusätzlicher X-Chromosomen geführt hat, wie im Fall des Klinefelter-Syndroms bei Männern, wo ein zusätzliches X-Chromosom in allen Zellen zu finden ist.

Mechanismus der X-Inaktivierung

Es gibt ein X-Inaktivierungszentrum (XIC), das sich in der Nähe des Zentromers auf den X-Chromosomen befindet und ein Gen namens X-inaktives spezifisches Transkript (Xist) und ein anderes namens Tsix (Xist reversed) enthält. Xist führt zu einer Geninaktivierung auf dem X-Chromosom, so dass das Xi mit Xist-RNA umhüllt ist, während das Xa nicht umhüllt ist. Tsix hingegen ist ein negativer Regulator von Xist, d. h. es wirkt dessen Funktion entgegen. Da Xist zur Stilllegung von Genen führt, wird dies durch die Anwesenheit von Tsix verhindert. Daher stellen wir fest, dass Chromosomen mit einer höheren Expression von Tsix weit weniger wahrscheinlich inaktiviert werden als solche mit einer geringeren Expression von Tsix.

Zu Beginn exprimieren beide X-Chromosomen gleichermaßen die Xist-RNA, aber wenn der Inaktivierungsprozess beginnt, erhöht das zukünftige Xi die Menge der produzierten Xist-RNA, die dann dieses Chromosom umhüllt und seine Gene zum Schweigen bringt. Das künftige Xa hingegen stoppt die Expression des Xist-Gens, was bedeutet, dass seine Gene nicht zum Schweigen gebracht werden und das Chromosom aktiv bleibt. Natürlich wird das Xist-Gen auf dem Barr-Körper nicht zum Schweigen gebracht, und man hat festgestellt, dass auch ein Teil der übrigen Gene der Inaktivierung entgeht. Das bedeutet, dass bei einer Frau, die mit nur einem Chromosom geboren wird, immer noch weniger Gene exprimiert werden als bei einer Frau mit beiden X-Chromosomen, auch wenn bei normalen Frauen nur ein X-Chromosom voll aktiv ist. Wie Xist wird die Tsix-RNA anfangs auf beiden X-Chromosomen gleich stark exprimiert, aber das ändert sich, wenn der Inaktivierungsprozess einsetzt.

Genetische Störungen und der Barr-Körper

Da nur ein X-Chromosom in jeder Zelle aktiv ist, können Frauen mit dem Turner-Syndrom in seltenen Fällen die Geburt erreichen, obwohl ihre Zellen anfangs nur ein X-Chromosom enthalten. Sie können auch ein Leben lang funktionsfähig sein, obwohl ihre Zellen keinen Barr-Körper enthalten und ihnen daher die wenigen Gene fehlen, die von dem inaktiven X-Chromosom exprimiert werden. Frauen mit dieser Störung entwickeln sich nicht wie die durchschnittliche Frau, aber sie exprimieren immer noch genug Gene des X-Chromosoms, um zurechtzukommen. Bei Störungen, bei denen zusätzliche X-Chromosomen in den Zellen von Männern oder Frauen vorhanden sind, bleibt nur ein X-Chromosom aktiv, und die übrigen werden zu Barr-Körpern. Dies kann ebenfalls zu Entwicklungsproblemen führen.

Schließlich können auch bei Frauen, deren Zellen beide X-Chromosomen haben, Probleme auftreten. Normalerweise wird das väterliche X-Chromosom zur Hälfte und das mütterliche X-Chromosom zur anderen Hälfte zum Schweigen gebracht (silenced). In manchen Fällen wird jedoch das eine oder das andere Chromosom häufiger stillgelegt. Je nachdem, wie schief das Verhältnis zwischen der Inaktivierung des väterlichen X-Chromosoms und der Inaktivierung des mütterlichen X-Chromosoms ist, können Frauen entweder keine Symptome oder nur geringfügige Probleme haben, oder sie können mit Problemen konfrontiert werden, die zum Tod führen.

• Allele – Abweichende Formen desselben Gens.
• Down-Syndrom – Eine genetische Störung, die durch geistige Retardierung gekennzeichnet ist und durch Trisomie 21 verursacht wird.
• Mitose – Die Teilung des Zellkerns, die in lebenden Organismen zu zwei identischen Tochterzellen führt.
• Monosomie – Eine Aneuploidie, bei der ein Chromosom eines homologen Paares fehlt.

Quiz

1. Wo befinden sich typischerweise die Barr-Körperchen?
A. Männliche Keimzellen
B. Männliche somatische Zellen
C. Weibliche somatische Zellen
D. Männliche und weibliche somatische Zellen

2. Wenn die Zellen einer Frau drei X-Chromosomen enthalten, wie viele Barr-Körperchen hat dann jede Zelle?
A. Einen
B. Zwei
C. Drei
D. Keine

3. Welche der folgenden Aussagen trifft auf das Xist-Gen zu?
A. Es aktiviert Gene auf X-Chromosomen
B. Es verhindert die Inaktivierung von Genen
C. Es inaktiviert Gene auf den X-Chromosomen
D. Sie enthält das XIC

4. Eine größere Menge der Tsix-RNA auf einem X-Chromosom zeigt an:
A. Große Mengen der Xist-RNA
B. Dass sich das Chromosom in einer männlichen Zelle befindet
C. Dass das Chromosom inaktiv ist
D. Dass das Chromosom aktiviert ist