Barrin kappaleen määritelmä

Barrin kappale, jota joskus kutsutaan myös sukupuolikromatiiniksi, on naisen somaattisten solujen inaktiivinen X-kromosomi. Ihmisen naisilla on kaksi X-kromosomia, kun taas miehillä on yksi X ja yksi Y. Kaikissa naisen somaattisissa soluissa, jotka eivät osallistu seksuaaliseen lisääntymiseen, toinen X-kromosomeista on aktiivinen ja toinen inaktivoituu lyonisaatioksi kutsutussa prosessissa, jolloin siitä tulee Barrin kappale. Syy toisen X-kromosomin sammuttamiseen on se, että vain tarvittava määrä geneettistä informaatiota ilmentyy, eikä kaksinkertainen tai jopa suurempi määrä. Tämän vuoksi X-inkaktivointia ei tapahdu vain ihmisillä, vaan kaikilla eliöillä, joiden sukupuoli määräytyy Y- tai W-kromosomin läsnäolon tai puuttumisen perusteella solussa. Lyhyesti sanottuna X-kromosomin geenien ilmentymismäärän on oltava yhtä suuri sekä uroksissa että naaraissa.

Barrin runko on pakattu heterokromatiiniin, kun taas aktiivinen X-kromosomi on pakattu euchromatiiniin. Tämä tarkoittaa sitä, että vaikka molemmilla X-kromosomeilla on sama geenisisältö, inaktiivinen X-kromosomi on tiivistynyt eikä ole helposti transkriptioon osallistuvien molekyylien ulottuvilla, kun taas aktiivisella X-kromosomilla on suurempi tilavuus ja se on hajautetumpi eli avoimempi, jolloin transkriptio pääsee tapahtumaan.

Kummasta X-kromosomista tulee barr-runko?

On täysin sattumanvaraista, kumpi kromosomi inaktivoituu, mutta minkä tahansa solun sisällä inaktivoitunut X-kromosomi pysyy inaktiivisena koko solun elämän ajan. Lisäksi sama kromosomi on inaktiivinen kaikissa soluissa, jotka polveutuvat alkuperäisestä kromosomista, ja sanomattakin on selvää, että sama pätee aktiiviseen X-kromosomiin. Jokaisessa solussa on siis aina vain yksi aktiivinen X-kromosomi, mutta se, mikä X-kromosomi se on, vaihtelee. Tästä syystä Barrin kappaleiden lukumäärä on aina yksi vähemmän kuin X-kromosomien kokonaismäärä. Tämä pätee myös silloin, kun yksilöllä on mutaatio, joka on johtanut ylimääräisten X-kromosomien esiintymiseen, kuten miehillä esiintyvässä Klinefelterin oireyhtymässä, jossa ylimääräistä X-kromosomia esiintyy kaikissa soluissa.

X-aktivoitumisen mekanismi

X-kromosomeilla on lähellä sentromeeria X-aktivaatiokeskus (XIC), joka sisältää geenin nimeltä X-aktiivinen spesifinen transkripti (Xist) ja toisen geenin nimeltä Tsix (Xist käänteinen). Xist johtaa geenin inaktivoitumiseen X-kromosomissa, ja niinpä havaitsemme, että Xi on päällystetty Xist-RNA:lla, kun taas Xa ei ole. Tsix puolestaan on Xistin negatiivinen säätelijä, mikä tarkoittaa, että se vastustaa sen toimintaa. Koska Xist johtaa geenien hiljentymiseen, Tsixin läsnäolo estää sen. Siksi havaitsemme, että kromosomit, joilla on enemmän Tsix-ekspressiota, inaktivoituvat paljon epätodennäköisemmin kuin kromosomit, joilla on vähemmän Tsix-ekspressiota.

Aluksi molemmat X-kromosomit ekspressoivat yhtä paljon Xist RNA:ta, mutta inaktivoitumisprosessin alkaessa tuleva Xi-kromosomi kasvattaa tuotettavan Xist RNA:n määrää, joka sitten päällystää tämän kromosomin, jolloin sen geenit hiljentyvät. Toisaalta tuleva Xa lopettaa Xist-geenin ilmentymisen, mikä tarkoittaa, että sen geenejä ei hiljennetä ja kromosomi pysyy aktiivisena. Barrin rungon Xist-geeni ei tietenkään vaiennu, ja myös osan muista geeneistä on havaittu välttyvän inaktivoitumiselta. Tämä tarkoittaa, että naisella, joka syntyy vain yhden kromosomin kanssa, ilmentyy silti vähemmän geenejä kuin naisella, jolla on molemmat X-kromosomit, vaikka vain toinen X-kromosomi on täysin aktiivinen normaaleilla naisilla. Kuten Xist, Tsix RNA ilmentyy aluksi yhtä paljon molemmissa X-kromosomeissa, mutta tämä muuttuu, kun inaktivoitumisprosessi alkaa tapahtua.

Geneettiset häiriöt ja Barrin keho

Koska jokaisessa solussa on aktiivinen vain yksi X-kromosomi, Turnerin oireyhtymää sairastavat naaraat voivat harvinaisissa tapauksissa selviytyä syntymästä, vaikka heidän soluissaan on alun perin vain yksi X-kromosomi. He voivat myös elää elämänsä loppuun asti ja olla toimintakykyisiä siitä huolimatta, että heidän solunsa eivät sisällä yhtään Barr-runkoa ja näin ollen heiltä puuttuvat ne harvat geenit, jotka ilmentyvät inaktiivisesta X-kromosomista. Tätä häiriötä sairastavat naiset eivät kehity kuten tavalliset naiset, mutta ne ilmentävät silti riittävästi X-kromosomin geenejä selviytyäkseen. Häiriöissä, joissa joko miesten tai naisten soluissa on ylimääräisiä X-kromosomeja, vain yksi X-kromosomi pysyy aktiivisena, ja loput muuttuvat Barr-kappaleiksi. Tämäkin voi johtaa kehitysongelmiin.

Viimeiseksi ongelmia voi esiintyä myös naisilla, joiden soluissa on molemmat X-kromosomit. Normaalisti isän X-kromosomi vaimenee puolet ajasta ja äidin X-kromosomi toisen puolen ajasta. Joissakin tapauksissa jompikumpi kromosomista on kuitenkin hiljentynyt useammin. Riippuen siitä, kuinka vinoutunut suhde isän X-kromosomin inaktivoitumisen ja äidin X-kromosomin inaktivoitumisen välillä on, naisilla voi olla joko oireettomia, vähäisiä ongelmia tai kuolemaan johtavia ongelmia.

• Alleelit – Saman geenin variaatiomuodot.
• Downin oireyhtymä – Perinnöllinen häiriö, jolle on ominaista kehitysvammaisuus ja jonka aiheuttaa trisomia 21.
• Mitoosi – Tuman jakautuminen, joka johtaa kahden identtisen tyttärisolun syntyyn elävissä organismeissa.
• Monosomia – Epäeploidia, jossa puuttuu yksi kromosomi homologisesta kromosomiparista.

Visailukysymys

1. Missä Barrin ruumiita tyypillisesti esiintyy?
A. Uroksen sukusoluissa
B. Uroksen somaattiset solut
C. Naaraan somaattiset solut
D. Miesten ja naisten somaattiset solut

2. Jos naaraan soluissa on kolme X-kromosomia, kuinka monta Barrin kappaletta kussakin solussa on?
A. Yksi
B. Kaksi
C. Kolme
D. Ei yhtään

3. Mikä seuraavista koskee Xist-geeniä?
A. Se aktivoi X-kromosomien geenejä
B. Se estää geenien inaktivoitumisen
C. Se inaktivoi X-kromosomien geenejä
D. Se sisältää XIC

4. Tsix RNA:n suurempi määrä X-kromosomissa osoittaa:
A. Xist RNA:n suuria määriä
B. Että kromosomi on urospuolisessa solussa
C. Että kromosomi on inaktiivinen
D. Että kromosomi on aktivoitunut

.