Y-kromosoom

Y-kromosoomi struktuur

Y-kromosoomis on umbes 60 miljonit DNA aluspaari. Üldiselt arvatakse, et X- ja Y-kromosoom põlvnevad ühisest väga vanast autosoomide paarist. Sugukromosoomide evolutsioon on seotud protsessiga, milles Y-kromosoom on vastupidiselt X-le kaotanud enamiku originaalgeenidest. Y-kromosoom esineb ühe koopiana vaid meessugupoolel. Erinevalt teistest diploidsetest inimese geenidest on Y-seotud lookused haploidsed – rohkem kui 95% selle järjestusest ei osale homoloogiliste kromosoomide ristsiirdes X-kromosoomiga. X-kromosoomiga mitterekomineeruvat piirkonda kutsuti algselt Y-kromosoomi mitterekombineeruv ala (NRY – non-recombining region), tänapäeval meessoo-spetsiifiliseks alaks (MSY – male specific region). MSY otstes on lühikesed pseudoautosomaalsed alad, mille geenide poolt kodeeritud tunnused päranduvad järglastele samal viisil nagu autosomaalsete geenide poolt kodeeritud tunnused. Detailse Y-kromosoomi füüsilise kaardi tegi esmalt Tilford. Esimesed andmed NRY kahe eri osa (AZFa ja AZFc regioon) kohta avaldati Sun ja Kuroda-Kawaguchi teadusartiklites. Need kaks tulemust ühendati NRY nukleotiidse järjestuse analüüsimisel.

Y-kromosoomi mittekombineeruv regioon (NRY)

Ühe mehe NRY sekveneeriti 97% ulatuses, leiti vähemalt 156 transkriptsiooniühikut. Lisaks sellele kodeerivad NRY geenid 27 valku või valguperekonda, millest 12 on ekspresseeritud kõikides kudedes ning 11 on munandispetsiifilised. Saab järeldada, et NRY geenidel on 2 funktsionaalset klassi. NRY jaguneb eu- ja heterokromaatiliseks.

NRY heterokromaatiline regioon

Y-kromosoomil on kolm heterokromaatilist regiooni: tsentromeer (~1 miljon nukelotiidi (Mb)), teravalt piiritletud saar proksimaalsel pikal õlal (Yq) (~400 tuhat nukleotiidi (kb)) ja suure osa distaalsest õlast hõlmav plokk Yq (~40 Mb). NRY-i eukromaatiline DNA hõlmab ~23 Mb, 8 Mb sellest lühikeses õlas (Yp) ja 14,5 Mb Yq-s (pikas õlas). Heterokromaatiline ala hõlmab vähemalt kuut järjestuse klassi, igaüks neist moodustab pika homogeense tandemmassiivi.

Soo määramine inimesel

Erinevalt äädikakärbsest määrab inimesel ja teistel imetajatel soo Y-kromosoomi olemasolu. XX indiviidid on nais- ja XY indiviidid meessoost. Y-kromosoomis paiknev geen SRY kodeerib munandi determinatsiooni faktorit (TDF – testis-determining factor). Selle geeni homoloog on leitud ka hiirel. TDF on regulaatorvalk, mis seondub DNA-ga, kontrollides nii teiste geenide avaldumist, mis on vajalikud testiste arenemiseks. Pärast munandite formeerumist kutsub testosterooni sekretsioon esile meessoole iseloomulike tunnuste väljakujunemise. Testosteroon on hormoon, mis seondub paljude rakutüüpide retseptoritele.

Y-kromosoomiga seotud haigused

Võivad olla levinumad või väga haruldased, viimastel on siiski oluline roll mõistmaks Y-kromosoomi funktsioone normaalsel juhul.

Y-kromosoomi evolutsioon

Arvatakse, et imetaja X-ja Y-kromosoomid diferentseerusid tavalisest autosoomide paarist oletatavalt 300 miljoni aasta jooksul. Teadlased on seda põhjendanud X-Y vaheliste homoloogiliste kromosoomide ristsiirde lõppemisega ja umbes 240–320 miljonit aastat tagasi toimunud imetajate ja lindude liini lahknemisega. Kõigepealt jagunesid eellase autosoomid eellas-X ja -Y-ks. Y-kromosoomis modifitseeritakse geeni saamaks soo-determinatsiooni lookuseks nagu on TDF. TDF-lookuse läheduses on rekombinatsioon maha surutud, tagamaks selle jäämise vaid ühte kromosoomi. Soospetsiifilised on alad, kus rekombinatsioon on maha surutud. Y-spetsiifiline regioon ei saa rekombineeruda teise kromosoomiga, mistõttu hakkab järk-järgult mutatsioonidega kuhjuma. Selletõttu muutvad geenid seal inaktiivseteks pseudogeenideks, mis kaotatakse deletsioonide käigus. Tulemuseks on progressiivne geenide kadu vaid väheste kasulikemate allesjäämisega ning Y-kromosoomi suuruse vähenemine võrreldes X-kromosoomiga. Lõpuks on X-Y vaheline rekombinatsioon võimalik vaid väiksel pseudoautosomaalsel regioonil (PAR – pseudoautosomal region). NRY noorimaks järjestuseks peetakse X-transponeeritud järjestust, mis on umbes 4 miljonit aastat vana. SRY geen on 300 miljonit aastat vana. Y-kromosoomi inversioonid võisid suruda alla homoloogiliste kromosoomide vahetuse X-ga.

Y-kromosoom kui vahend õppimaks inimese geneetilist varieeruvust ja demograafilist ajalugu

Y-kromosoomi kasutatakse DNA kohtuekspertiisis, genealoogilises rekonstrueerimises, inimese evolutsiooni ja meditsiinigeneetika uuringutes. Y-kromosoomil on sugu määrav roll, kuna Y-kromosoom on meessoole spetsiifiline ja olemuselt haploidne. Päritud isapoolselt ja kantakse edasi isalt pojale. Erinevalt teistest kromosoomidest ei osale Y-kromosoom meiootilises rekombinatsioonis NRY regiooniga. Mitterekombinatiivne Y-kromosoom pärandub nagu eraldi lookus. Y-kromosoom muutub vaid aja jooksul akumuleerunud mutatsioonide läbi, seega säilitavad oma kauget ajalugu enam kui autosoomid. Eeldades 1:1 soojaotust, on Y-kromosoomi kogu polutasioonis ¼ autosoomidest, 1/3 X-kromosoomidest ja sarnane mtDNA hulgaga. Y-kromosoom on tundlikum geneetilise materjali rändele, mis muudab eriti väikeses populatsioonis eri haplotüüpide sagedusi.