真核生物的基因調控與表觀遺傳學

X染色體失活(X-chromosome inactivation)

/ ex KROH-muh-some /

雌性帶著兩條X染色體,雄性只有一條,可兩者都需要大致相同劑量的、由那幾百個X基因造出的蛋白質。加倍會讓雌性細胞被兩倍的X基因產物淹沒。身體的解決辦法既激烈又優雅:在每一個雌性細胞裡,兩條X染色體中的一條在發育早期幾乎被徹底關閉,並在那個細胞及其所有後代的一生中保持關閉。

在雌性胚胎的早期,每一個細胞各自獨立地、隨機地從它的兩條X染色體裡挑一條——來自母親的那條、或來自父親的那條——把它沉默掉。被選中的那條染色體被一條叫Xist的長非編碼RNA包裹,這條RNA從單一一個控制中心出發沿著它鋪開,招募沉默機器:組蛋白丟掉激活標記、獲得抑制標記,DNA甲基化把啟動子鎖死,整條染色體凝縮成一個緻密、可見的團塊,叫巴氏小體。一個細胞一旦做出選擇,就在此後每一次分裂中記住它——這是有絲分裂可遺傳的表觀遺傳記憶的教科書案例。因為這個選擇是隨機的、逐個細胞做出的,一隻雌性便是一片鑲嵌體:在她身體的有些區塊裡母方X是活躍的,另一些區塊裡父方X是活躍的。

X染色體失活之所以重要,是因為它最清楚地、在大尺度上證明了一整條染色體可以被表觀遺傳地沉默、而且這個狀態能經由細胞分裂遺傳下去。它解釋了三花貓和玳瑁貓斑駁的毛色——一隻在X上某個毛色基因上呈雜合的母貓,在一條X活躍的地方顯出橙色斑、在另一條X活躍的地方顯出黑色斑——每一塊斑都是從某個細胞最初那次隨機選擇繁衍下來的克隆。它也解釋了為什麼X連鎖疾病的女性攜帶者常常受影響輕微或不均勻:她們健康的和有缺陷的X染色體在不同的細胞裡各自活躍。一個有用的細節:沉默並不徹底——少數X基因逃過失活,在兩份拷貝上都保持活躍。

一隻三花貓幾乎總是雌性。她身上橙黑相間的拼布毛色是一幅X失活的活地圖:每一塊斑都是一群細胞的克隆,在這群細胞裡,某一條特定的X——帶著橙色或黑色毛色等位基因——被隨機選中保持活躍。

每個細胞裡關掉一條X,選擇是隨機的、此後終生被記住——表現為三花貓的毛色。

沉默並非百分之百:少數基因「逃過」X失活,在兩條X染色體上都保持活躍。所以多出一條X在生物學上並非毫無影響,這也是為什麼擁有三條X、或XXY的格局仍會有後果的一部分原因。

又稱
XCIlyonizationX染色体失活