Половые хромосомы человека¶
Половые хромосомы — пара хромосом, определяющих биологический пол человека и многих других амниот. У человека нормальный набор хромосом составляет 46 (23 пары), из которых 22 пары — аутосомы, а одна пара — половые хромосомы. У женщин это две X-хромосомы (нотация 46,XX), у мужчин — одна X и одна Y-хромосома (нотация 46,XY).
¶Строение и размеры половых хромосом
X-хромосома — крупная акроцентрическая хромосома, содержащая около 800–900 генов. Среди генов X-хромосомы — гены, важные не только для полового развития, но и для общего функционирования организма: ген фактора свёртывания крови VIII (гемофилия А), ген фактора IX (гемофилия В), ген красного зелёного цветоощущения, ген иммуноглобулина. Длина молекулы ДНК X-хромосомы составляет около 155 млн пар нуклеотидов (примерно 5 % общего генома).
Y-хромосома значительно меньше — около 50–60 млн пар нуклеотидов, содержит порядка 50–70 генов. Основной из них — ген SRY (Sex-determining Region Y), продукт которого — белок T-домен, запускающий развитие зародыша по мужскому типу. Также на Y-хромосоме расположены гены AZF (Azoospermia Factor), отвечающие за сперматогенез; их делеции приводят к мужскому бесплодию.
¶Механизм определения пола
У человека пол определяется генетически, по наличию или отсутствию Y-хромосомы. Ген SRY, локализованный в коротком плече Y-хромосомы, кодирует транскрипционный фактор, который инициирует дифференцировку гонад в семенники. В отсутствие Y-хромосомы (или при делеции SRY) гонады развиваются по умолчанию в яичники, и организм формируется по женскому типу.
Важную роль играет процесс инактивации X-хромосомы (конденсация Барра). Поскольку у женщин две X-хромосомы, а у мужчин одна, для выравнивания дозы генов одна из X-хромосом в клетках женского организма случайным образом сворачивается в гетерохроматинное тельце Барра. Этот процесс происходит на ранних стадиях эмбриогенеза и впоследствии закрепляется во всех дочерних клетках.
¶Наследование генов, локализованных в половых хромосомах
Гены, расположенные в гомологичных участках X- и Y-хромосом, наследуются как аутосомные. Гены, характерные только для X-хромосомы, наследуются сцепленно с полом. Признаки, кодируемые рецессивными генами X-хромосомы, проявляются у женщин только в гомозиготном состоянии, а у мужчин — при наличии единственной копии гена (гемизиготность). Поэтому гемофилия, мышечная дистрофия Дюшенна, ряд форм дальтонизма значительно чаще встречаются у мужчин.
Женщины-гетерозиготы по таким генам могут быть бессимптомными носительницами, хотя в ряде случаев (например, при гемофилии А) возможна лёгкая клиническая манифестация вследствие случайной инактивации X-хромосомы.
¶Хромосомные аномалии пола
Нарушения в числе половых хромосом приводят к ряду клинических синдромов:
| Синдром | Нотация | Клинические проявления |
|---|---|---|
| Синдром Клайнфельтера | 47,XXY | Мужчины с гипогонадизмом, бесплодие, высокий рост, иногда гинекомастия |
| Синдром Тёрнера | 45,X (моносомия по X) | Женщины, низкий рост, половое недоразвитие, шейный веб, бесплодие |
| Синдром XYY | 47,XYY | Мужчины, высокий рост, обычно нормальная фертильность |
| Синдром XXX | 47,XXX | Женщины, часто без клинических проявлений, возможна лёгкая задержка развития |
| Синдромы мозаицизма | 46,XY/45,X и др. | Разнообразные фенотипы в зависимости от распределения клонов |
Синдром Тёрнера — единственная моносомия, совместимая с жизнью человека; полный геном с отсутствием любой аутосомы летален на ранних стадиях развития. При этом у части пациентов с фенотипом Тёрнера выявляется мозаицизм (например, 45,X/46,XY), что смягчает проявления.
¶Половые хромосомы у других видов
Система определения пола XY характерна не только для человека. У дрозофилы пол также определяется соотношением X-хромосом к числу наборов аутосом, а не просто наличием Y. У ряда млекопитающих (например, у некоторых грызунов) Y-хромосома может быть утрачена или заменена иными механизмами. У птиц, пресмыкающихся и некоторых рыб действует обратная система ZW, где самки гетерогаметны (ZW), а самцы — гомогаметны (ZZ).
¶Медицинское значение
Определение кариотипа (набора хромосом) проводится в рамках пренатальной диагностики (амниоцентез, биопсия хориона) и при подозрении на хромосомные аномалии. Методы — кариотипирование по метафазным хромосомам, FISH-анализ, хромосомный микроматричный анализ. Выявление аномалий половых хромосом позволяет прогнозировать развитие ребёнка и планировать медицинскую помощь.
¶История открытия
Роль половых хромосом в определении пола была впервые обнаружена Эдмундом Бичером Уилсоном в 1905 году. Термин «гетерохроматин» и явление инактивации X-хромосомы были описаны Мэри Лайон в 1961 году (гипотеза Лайонизации). Ген SRY был клонирован в 1990 году группой под руководством Питера Гудфеллоу.
¶Источники
- Медицинская генетика: учебное пособие / под ред. акад. РАМН.
- Генетика человека (трактат по медицинской генетике) — Том 1–11, издательство Elsevier.
- Нусинов Ю. Г. Медицинская генетика: учебное пособие.
- Наследственные болезни у детей: учебное пособие / под ред. Н. П. Кисляк, Т. В. Николаевой.