X染色体失活(X-chromosome inactivation)
/ ex KROH-muh-some /
雌性带着两条X染色体,雄性只有一条,可两者都需要大致相同剂量的、由那几百个X基因造出的蛋白质。加倍会让雌性细胞被两倍的X基因产物淹没。身体的解决办法既激烈又优雅:在每一个雌性细胞里,两条X染色体中的一条在发育早期几乎被彻底关闭,并在那个细胞及其所有后代的一生中保持关闭。
在雌性胚胎的早期,每一个细胞各自独立地、随机地从它的两条X染色体里挑一条——来自母亲的那条、或来自父亲的那条——把它沉默掉。被选中的那条染色体被一条叫Xist的长非编码RNA包裹,这条RNA从单一一个控制中心出发沿着它铺开,招募沉默机器:组蛋白丢掉激活标记、获得抑制标记,DNA甲基化把启动子锁死,整条染色体凝缩成一个致密、可见的团块,叫巴氏小体。一个细胞一旦做出选择,就在此后每一次分裂中记住它——这是有丝分裂可遗传的表观遗传记忆的教科书案例。因为这个选择是随机的、逐个细胞做出的,一只雌性便是一片镶嵌体:在她身体的有些区块里母方X是活跃的,另一些区块里父方X是活跃的。
X染色体失活之所以重要,是因为它最清楚地、在大尺度上证明了一整条染色体可以被表观遗传地沉默、而且这个状态能经由细胞分裂遗传下去。它解释了三花猫和玳瑁猫斑驳的毛色——一只在X上某个毛色基因上呈杂合的母猫,在一条X活跃的地方显出橙色斑、在另一条X活跃的地方显出黑色斑——每一块斑都是从某个细胞最初那次随机选择繁衍下来的克隆。它也解释了为什么X连锁疾病的女性携带者常常受影响轻微或不均匀:她们健康的和有缺陷的X染色体在不同的细胞里各自活跃。一个有用的细节:沉默并不彻底——少数X基因逃过失活,在两份拷贝上都保持活跃。
一只三花猫几乎总是雌性。她身上橙黑相间的拼布毛色是一幅X失活的活地图:每一块斑都是一群细胞的克隆,在这群细胞里,某一条特定的X——带着橙色或黑色毛色等位基因——被随机选中保持活跃。
每个细胞里关掉一条X,选择是随机的、此后终生被记住——表现为三花猫的毛色。
沉默并非百分之百:少数基因“逃过”X失活,在两条X染色体上都保持活跃。所以多出一条X在生物学上并非毫无影响,这也是为什么拥有三条X、或XXY的格局仍会有后果的一部分原因。