巴爾小體

巴爾小體在具有多於一個X染色體的細胞中，其中一條去活化的X染色體。X染色體去活化機制由一種名為Xist的長鏈非編碼RNA控制，此RNA介導多種DNA與組蛋白的修飾，抑制基因表現，使其成為異染色質，即巴爾氏體。巴爾氏體上除了偽體染色體區的基因仍可表現外，其餘片段的基因都受到抑制，這種現象稱為基因靜默。巴爾氏體產生的目的和避免雌性的X染色體劑量過多有關，造成雌性身體由關閉不同X染色體的兩群不同的細胞組成，稱為鑲嵌體和、組蛋白泛素化、CpG位點的DNA甲基化等修飾，達到基因靜默的效果，最終使Xi皺縮成巴爾氏體，其上多數基因都無法表達:187。Tsix基因是Xist的反義序列，是Xist的，可與Xist結合後，使其被Dicer降解。在X染色體去活化發生之前，兩個X染色體均會表達Xist和Tsix，當去活化開始時，Xi將停止表達Tsix，使Xist的表達量增加；Xa則保持Tsix的表達，使Xist的表達量維持在較低水平。另外相較於Xa，Xi染色體中與組蛋白等促進基因表達的修飾程度均較低，且Xi染色體中有一種稱為的特有亞型。研究人員分析Xist的結構，將其分成數個區域，也已證明瞭特定區域與計算X染色體數量有關，其中有區域與該選擇哪一條X染色體作為Xi有關，有區域與失活的過程有關:188，有一段被稱為「A區域」，為與染色體結合的區域。無論細胞中有幾個X染色體，阻礙因子可與X染色體結合，避免其被去活化，而其他未結合阻礙因子的X染色體則不受保護。偽體染色體區.在失活的Xi染色體中，仍有少量基因能夠表現，即偽體染色體區，其上的基因同時存在於Y染色體，因此這些基因無論在男性或女性體內都表現兩倍的劑量，不像X染色體的其他區域基因是單獨存在:218。偽體染色體區在人類只佔X染色體的一小部分，在老鼠細胞中則佔X染色體高達25%，其上只有低量的Xist表現，所以其基因可以得到充分表現。巴爾氏體中的偽體染色體區基因仍可表現，解釋了有多重X染色體的細胞異常的原因。在高等哺乳類細胞中，除了偽體染色體區之外，還有個別基因可以不同方式調節自己的作用，逃開失活過程:226。失活的時期.發生X染色體去活化的時間很早，在二細胞至四細胞時期就已發生，其中外細胞團的細胞:193。演化意義.正常男性只有一條X染色體，女性卻有兩條，使兩者X染色體的劑量不一致，早在1930年代，生物學家就已發現這種染色體含量不均等的問題，並疑惑為何女性不會因為X染色體劑量過多而發生問題:184，里昂的理論則可解釋這個問題，為了避免基因過量，女性胚胎會隨機讓每個細胞的一條X染色體失去活性，變成巴爾氏體，所以女性的每個細胞都只有一個有作用的X染色體，不會產生過量的問題:185。其他動物可能有別的方法避免X染色體劑量不均等，例如線蟲不會進行X染色體去活化，而是把雌性兩條X染色體的活性都減半:185；果蠅則是雌蠅的兩條X染色體都有正常作用，但雄蠅的單一X染色體會發揮兩倍的活性:186。另外，由於不同於體染色體，無論男性或女性都只有一條有用的X染色體，所以X染色體上的基因的活性都需要加倍，以達到正常需求。在演化的過程中，基因有時會移位至別的染色體，但鮮少從體染色體移至X染色體，或從X染色體移至體染色體，因為活性的差異，體染色體的基因若到了X染色體，則其活性只有周圍基因的一半；而X染色體的基因若到了體染色體，活性將會是周圍基因的兩倍，可能是活性導致體染色體和X染色體間產生演化的阻隔，:195。例外情形.雖然雌性哺乳類身上的細胞幾乎都有X染色體去活化的機制，但仍有一些例外情形。卵子.女性的卵子細胞會將Xist基因關閉，使已經形成的巴爾氏體再次展開，轉變回原始的狀態。這種機制的目的是母體不能把巴爾氏體傳給子代，因為卵子無從得知子代將形成男性或女性，若子代是男性，又遺傳到巴爾氏體，就會危及男孩的性命，所以每個女性必須重新啟動失活過程。但由於帶有兩個功能齊全的X染色體將造成劑量過多的問題，而卵子在形成後將在女性體記憶體活四十年以上，在這段期間內，卵子如何避免X染色體劑量過多造成的危險情況，目前仍是個謎:190。有袋類.有研究顯示部份有袋類動物發生X染色體去活化時，不會隨機將其中一個染色體失活，而是一律關閉父系的X染色體，故雌性動物除了卵子外都不使用父本基因，因此牠們不會形成鑲嵌體:191。再活化.在高等哺乳類細胞中，X染色體去活化的過程更加複雜，除了偽體染色體區之外，還有些個別基因再活化的過程。目前這種機制仍不清楚，但推測可能也與長段非編碼RNA的表達有關。有研究發現乳癌患者細胞中的巴爾氏體含量較正常女性低，顯示其巴爾氏體可能發生了再活化，還原成正常染色體。影響.巴爾氏體的產生造成女性成為鑲嵌體，對女性的許多疾病和基因表現都有顯著的影響。許多費解的現象都能由巴爾氏體獲得解釋，但部分理論仍不完整，仍需進一步的證據。同卵雙胞胎.同卵雙胞胎姊妹間雖然基因大致相同，卻可能因為X染色體去活化而產生差異，如果一個女性身上的細胞剛好使用較多的母系X染色體，而她的雙胞胎姊妹則偏好使用較多的父系X染色體，則她們的性狀:198。同卵雙胞胎姊妹常偏好使用不同的X染色體，關於此現象的解釋有個頗具爭議的理論，即女性胚胎細胞在選定失活的X染色體後，會主動將自己分為兩大群採用不同Xa的細胞，這兩群細胞可能主動排斥而造成胚胎分裂，形成雙胞胎。這個理論雖仍有不足之處，例如不能解釋同卵雙胞胎兄弟的形成，但已經引起相當的討論:206。性聯遺傳疾病.女性若只有一個帶有性聯疾病基因的X染色體，並不會發病，因為另一個X染色體上正常的基因可彌補此缺陷。以血友病為例，致病原因是第八凝血因子缺乏，而第八凝血因子是由肝臟製造，控制其生產的基因位在X染色體上，男性因為只有一個X染色體，若基因受損，肝臟即完全無法製造第八因子而致病；而女性若有一個X染色體帶有受損基因，則在X染色體去活化的結果下，將有一部分的肝臟細胞有製造第八因子的能力，另一部分則沒有，而有製造第八因子能力的那一部分肝臟細胞即足以維持身體的機能，因此有一個X染色體基因受損的女性不會得到血友病:201。上述是不同細胞可替代彼此功能的例子，但對於患者而言，該病將導致皮膚缺乏汗腺，因此帶有一個缺陷基因的女性將會有一部分皮膚有汗腺，另一部分沒有，形成顯著的「鑲嵌模式」:202。自體免疫疾病.自體免疫疾病的女性患者多於男性患者，且XXY的男性明顯多於正常男性，對此有人主張造成自體免疫的疾病可能和巴爾氏體有關。機制是若胸腺中的細胞在X染色體去活化後偏向使用某一個X染色體，可能導致產生的部分淋巴球只認得活化的X染色體和胸腺細胞相同的細胞，而誤把失活方向為另一個X染色體的細胞當成外來物質，加以攻擊:210。女性和XXY的男性均有巴爾氏體，而自體免疫疾病的女性患者高達男性的四倍，且XXY的男性比正常男性容易得到自體免疫疾病，以及某些女性的自體免疫疾病呈現鑲嵌模式等證據支援這個理論，且已有實驗證明兩種自體免疫疾病：類風濕性關節炎及橋本氏甲狀腺炎的產生均和X染色體去活化有關。但仍有其他理論解釋自體免疫疾病的成因，如激素的影響或胎兒細胞的殘留:210。應用.自1968年墨西哥奧運會起，奧運首次開始檢測女性運動員的性別，以有巴爾氏體與否作為判斷女性的辨識標準，這是區分人類性別的一種簡單方式:180。1992年巴塞隆納夏季奧運會之後，國際奧委會改以用聚合酶鏈鎖反應，以及生物性別不一定等於基因性別等，即應以運動員體內雄性激素表現量來判定他屬於男性或女性的體能，而非染色體。2008年的北京奧運，奧運會首次成立「性別鑒定實驗中心」，被懷疑性別的女運動員將到此接受篩檢，檢測專案包括臨床、性激素、基因、染色體等。比起刻意隱瞞性別者，比較多的情況是性別處於模糊地帶或自己不清楚自己的性別，例如其中有的是，該疾病會讓XY的男性發育成女性的外表。