Inactivación do cromosoma X

[miniatura|A coloración de [gato coiraza de tartaruga|coiraza de tartaruga (na foto) e os gatos calico son unha manifestación visible da inactivación X. Os alelos negro e laranxa dun xene da coloración da pelame están situados no cromosoma X. Para calquera mancha determinada na pelame a inactivación dun cromosoma X que porta un xene ten como resultado que apareza a cor da pelame do outro xene activo.]]
[miniatura|Proceso e posible resultado final da inactivación aleatoria do cromosoma X en células embrionarias humanas femininas que sofren [mitose. 
1. Células embrionarias en estadio inicial dunha muller 
2. Cromosoma X materno 
3. Cromosoma X paterno 
4. Mitose e evento de inactivación do cromosoma X aleatoria 
5. O cromosoma paterno é inactivado ao chou nunha célula filla; o cromosoma materno é inactivado na outra 
6. O cromosoma paterno é inactivado ao chou en ambas as células fillas 
7. O cromosoma materno é inactivado ao chou en ambas as células fillas 
8. Tres posibles combinacións de resultados aleatorias.]]
[miniatura|Núcleo dunha célula feminina. Arriba: Detección de ambos os cromosomas X por [hibridación in situ fluorescente|FISH. Abaixo: O mesmo núcleo tinguido con tinguidura para o ADN (DAPI). A frecha indica o corpo de Barr, que identifica o cromosoma X inactivo (Xi).]]
[miniatura|Un [fibroblasto humano feminino en interfase. As frechas apuntan á cromatina sexual no ADN (con DAPI) no núcleo celular (esquerda), e a correspondente cromatina X (dereita).Esquerda: núcleo co ADN tinguido con DAPI. As frechas indican a localización do corpo de Barr (Xi). Dereita: proteínas histonas asociadas ao ADN deectadas.]]
[miniatura|dereita|A figura mostra imaxes de [microscopía confocal dun experimento de FISH de ARN-ADN combinados para Xist en fibroblastos de femia de rato adulta, que demostran que o ARN Xist está cubrindo un só dos cromosomas X. Os sinais do FISH de ARN correspondentes ao ARN Xist móstranse en cor vermella, marcando o cromosoma X inactivo (Xi). Os sinais de FISH de ADN dos loci Xist móstranse en amarelo, marcando tanto o cromosoma X activo coma o inactivo (Xa, Xi). O núcleo (tinguido con DAPI) móstrase en azul. A figura foi adaptada de:. Este descubrimento suxeriu, independentemente a dous grupos de investigadores, que un dos cromosomas X sufría unha inactivación. En 1961, Mary F. Lyon propuxo a inactivación ao azar dun dos cromosomas X das femias para explicar o fenotipo a pintas de femias de rato heterocigotas para xenes da cor da pelame. A hipótese de Lyon tamén explicaba por que unha das copias do cromosoma X das células das femias estaba moi condensada e por que os ratos cunha soa copia do cromosoma X se desenvolvían como femias infértiles. Isto suxeriulle a Ernest Beutler, que estudaba femias heterocigotas para a deficiencia en glicosa-6-fosfato deshidroxenase (G6PD), que en tales heterocigotos había dúas poboacións de eritrocitos: as células deficientes e as normais, dependendo de se o cromosoma X inactivado (no núcleo das células precursoras dos eritrocitos) contén o alelo G6PD normal ou defectivo.

## Mecanismo 
### Ciclo da activación do cromosoma X 
A inactivación do X forma parte do ciclo de activación do cromosoma X que ten lugar ao longo da vida da femia. O ovo e o cigoto fertilizado de ratos usan inicialmente transcritos maternos e todo o xenoma do embrión está silenciado ata a activación do xenoma cigótico. Por tanto, todas as células de rato sofren unha temperá inactivación impresa do cromosoma X derivado do pai durante o estadio embrionario de 4-8 células. Os tecidos extraembrionarios (que dan lugar á placenta e outros tecidos de soporte do embrión) reteñen esta inactivación impresa temperamente e así só o cromosoma X materno está activo neses tecidos.

Nos blastocistos temperáns, esta inactivación do X impresa inicial é revertida nas células da masa interna (que dan lugar ao embrión), e nestas células ambos os cromosomas X volven a estar activos de novo. Despois, cada unha destas células de forma independente e aleatoria inactivan unha copia do cromosoma X.

### Selección dun cromosoma X activo 
As femias normais posúen dous cromosomas X e nunha célula determinada un deles estará activo (designado como Xa) e o outro activo (Xi). Porén, os estudos de individuos con copias extra do cromosoma X indican que nas células con máis de dous cromosomas X hai un só Xa, e todos os demais cromosomas X están inactivados. Isto indica que o estado por defecto do cromosoma X en femias é a inactivación, pero sempre un dos cromosomas X se selecciona para estar activo.

Sábese que a inactivación do cromosoma X é un proceso aleatorio que se produce aproximadamente no momento da gastrulación no epiblasto (as células que darán lugar ao embrión). Os cromosomas X materno e paterno teñen igual probabilidade de inactivación. Isto suxeriría que se esperaría que as mulleres sufrisen trastornos ligados ao X nunha proporción do 50% con respecto aos homes (porque as mulleres teñen dous cromosomas X, mentres que os homes teñen só un); porén, na realidade, a frecuencia destes trastornos en femias é moito menor que esa cifra. Unha explicación desta disparidade é que  entre o 12 e o 20%  dos xenes do cromosoma X inactivado seguen expresándose, o que proporciona ás mulleres unha protección adicional contra xenes defectuosos codificados no cromosoma X. Suxeriuse que esta disparidade tiña que ser unha proba dunha inactivación preferencial (non aleatoria). A inactivación preferencial do cromosoma X paterno dáse tanto en marsupiais coma en liñaxes celulares que forman as membranas que rodean o embrión, mentres que nos mamíferos placentarios poden ser inactivados tanto o cromosoma X derivado do pai coma da nai en diferentes liñas celulares.

O período de tempo en que se produce a inactivación do cromosoma X explica esta disparidade. A inactivación ocorre no epiblasto durante a gastrulación, o que dá lugar ao embrión. A inactivación ocorre a nivel celular, resultando nunha expresión en mosaico, na cal grupos de células teñen un cromosoma X inactivo materno, mentres que noutros o cromosoma X inactivo é o paterno. Por exemplo, unha femia heterocigota para a hemofilia (unha enfermidade ligada ao X) tería aproximadamente a metade das súas células hepáticas funcionando perfectamente, o que normalmente é dabondo para asegurar unha coagulación do sangue normal. Por azar poderían orixinarse significativamente máis células disfuncionais; porén, tales extremos estatísticos son improbables. As diferenzas xenéticas no cromosoma poden tamén facer que sexa máis probable que un determinado cromosoma X sufra inactivación. Ademais, se un cromosoma X ten unha mutación que dificulta o seu crecemento ou a fai non viable, as células que aleatoriamente inactivaron ese cromosoma X terán unha vantaxe selectiva sobre as células que aleatoriamente inactivaron o alelo normal. Así, aínda que a inactivación é inicialmente ao azar, as células que inactivan o alelo normal (deixando activo o alelo mutado) finalmente proliferarán menos e serán substituídas por células normais, as cales case todas teñen o mesmo cromosoma X activado.

As secuencias no **centro de inactivación X** (XIC), presentes no cromosoma X, controlan o silenciamento do cromosoma X. Suponse que o factor bloqueante hipotético se une a secuencias situadas dentro do centro de inactivación X. O XIC contén varios xenes que non son traducidos e que son responsables da transcrición de ARN implicados na inactivación. Estes xenes codifican varios ARN non codificantes longos, os cales son transcritos de máis de 200 nucleótidos con carapucha 5' e cola poliA 3' pero a diferenza do ARNm non codifican proteínas. Os principais ARN non codificantes longos do XIC son Xist, Tsix, Jpx e FTX. Ademais destes xenes contén tamén secuencias ás que se unen proteínas reguladoras.
miniatura|centro|300px|Estrutura do centro de inactivación X (XIC).

### Expresión de trastornos ligados ao X en femias heterocigotas 
O efecto da heterocigosidade do X en femias manifestase nalgúns trazos localizados, como o padrón da pelame dos gatos calico. Porén, pode ser máis difícil comprender completamente a expresión de trazos non localizados nestas femias, como a expresión de enfermidades.

Como os machos só teñen unha copia do cromosoma X, todos os xenes do cromosoma X expresados (ou alelos, no caso de formas con múltiples variantes dun mesmo xene na poboación) están localizadas nesa copia do cromosoma. As femias, porén, expresarán principalmente os xenes ou alelos localizados na copia do cromosoma X que permanece activo. Considerando a situación dun xene ou múltiples xenes que causan diferenzas individuais nun determinado fenotipo (é dicir, causan variacións observadas na poboación para ese fenotipo), en femias homocigotas non importa cal das copias do cromosoma está inactivada, xa que os alelos de ambas as copias son o mesmo. Porén, en femias que son heterocigotas nos xenes causais, a inactivación dunha copia do cromosoma en vez doutra pode ter un impacto directo sobre o valor fenotípico. Debido a este fenómeno, observouse un incremento en variación fenotípica en femias que son heterocigotas no xene ou xenes implicados con respecto ás que son homocigotas. Hai moitos xeitos diferentes polos cales se pode desenvolver unha variación fenotípica. En moitos casos, as femias heterocigotas poden ser asintomáticas ou presentar só síntomas menores dunha determinada desorde, como a adrenoleucodistrofia ligada ao X.

A diferenciación do fenotipo en femias heterocigotas é impulsada pola presenza de inactivación X nesgada. Tipicamente, cada cromosoma X é silenciado na metade das células, pero este proceso está nesgado cando ocorre a inactivación preferencial dun cromosoma. Pénsase que o nesgo acontece por azar ou por unha característica física dun cromosoma que pode causar que sexa silenciado con maior ou menor frecuencia, como unha mutación desfavorable.

Como media, cada cromosoma X é inactivado na metade das células, porén do 5 ao 20% de mulleres "aparentemente normais" mostran inactivación do X nesgada.

Crese que o nesgo na inactivación X podería ser causada por efectos no mecanismo que causa a inactivación ou efectos sobre o propio cromosoma.

### Compoñente cromosómico 
O 'centro de inactivación X' (XIC) no cromosoma X é necesario e suficiente para causar a inactivación X. As translocacións cromosómicas que sitúan o centro de inactivación X nun autosoma causan a inactivación do autosoma e os cromosomas X carentes de centro de inactivación X non son inactivados. O cromosoma X inactivo está cuberto polo ARN Xist, mentres que o Xa non (ver figura da dereita). Os cromosomas X que carecen do xene Xist non poden ser inactivados. Situando o xene Xist artificialmente e facendo que se exprese noutro cromosoma causa o silenciamento dese cromosoma.

Antes da inactivación, ambos os cromosomas X expresan debilmente o ARN Xist a partir do xene Xist. Durante o proceso de inactivación, o futuro Xa deixa de expresar Xist, mentres que o futuro Xi incrementa drasticamente a produción o ARN Xist. No futuro Xi, o ARN Xist cobre progresivamente o cromosoma, espallándose desde o XIC; O Tsix é un regulador negativo de Xist; os cromosomas X que carecen de expresión de Tsix (polo que teñen altos niveis da transcrición de Xist) son inactivados moito máis frecuentemente que os cromosomas normais.

Como o Xist, antes da inactivación, ambos os cromosomas X expresan debilmente o ARN Tsix a partir do xene Tsix. Despois do comezo da inactivación X, o futuro Xi deixa de expresar o ARN Tsix (e incrementa a expresión de Xist), mentres que o Xa continúa expresando Tsix durante varios días.

Rep A é un ARN non codificante longo que funciona con outro ARN non codificante longo, o Xist, para a inactivación X. Rep A inhibe a función de Tsix, o antisentido de Xist, en conxunción coa eliminación da expresión de Xist. Promove a metilación da rexión Tsix ao atraer PRC2 e así inactivar un dos cromosomas X.

### Silenciamento 
O cromosoma X inactivo non expresa a maioría dos seus xenes, a diferenza do cromosoma X activo. Isto débese ao silenciamento do Xi por heterocromatina represiva, que compacta o ADN do Xi e impide a expresión da maioría dos xenes.

Comparado co Xa, o Xi ten un alto nivel de metilación do ADN, baixos niveis de acetilación de histonas, baixos niveis de metilación da lisina-4 da histona H3 e altos niveis de metilación da lisina-9 da histona H3 e unha marca de metilación da lisina-27 da histona H3, a cal é situada polo complexo PRC2 recrutado por Xist, todo o cal están asociados co silenciamento de xenes. O PRC2 regula a compactación da cromatina e a súa remodelación en varios procesos, como a resposta aos danos no ADN. Adicionalmente, unha variante de histona chamada macroH2A (H2AFY) encóntrase exclusivamente nos nucleosomas xunto co Xi.

### Corpo de Barr 
O empaquetamento do ADN en heterocromatina, como no Xi, é un estado máis condensado que o da eucromatina, como no Xa. O X inactivo forma un corpo discreto dentro do núcleo chamado corpo de Barr. O corpo de Barr está xeralmente localizado na periferia do núcleo, e é replicado posteriormente no ciclo celular e, como contén o Xi, contén modificacións da heterocromatina e o ARN Xist.

#### Xenes expresados no cromosoma X inactivo 
Unha fracción dos xenes do cromosoma X escapan á inactivación do Xi. O xene Xist é expresado a altos niveis no Xi e non se expresa no Xa. Moitos outros xenes escapan á inactivación; algúns son expresados por igual no Xa e no Xi, e outros, aínda que tamén se expresan en ambos os cromosomas, son expresados predominantemente polo Xa. Ata unha cuarta pate dos xenes do Xi humano poden escapar á inactivación. Suxeriuse que o escape da inactivación do X podería estar mediada pola expresión dun ARN non codificante longo dentro dos dominios cromosómicos de escape.

## Usos en bioloxía experimental 
Stanley Michael Gartler utilizou a inactivación do cromosoma X para demostrar a orixe clonal dos cancros. O exame de tecidos normais e tumores de femias heterocigotas para isoenzimas do xene ligado ao sexo da G6PD demostrou que as células tumorais deses individuos expresan só unha forma de G6PD, mentres que os tecidos normais están compostos dunha mestura case igual de células que expresan os dous fenotipos diferentes. Este padrón suxire que unha soa célula, e non unha poboación, crece orixinando un cancro. Porén, este padrón demostrouse que estaba errado na maioría dos tipos de cancros, o que indica que algúns cancros poden ser de orixe policlonal.

Ademais, medir o status de metilación (inactivación) dun receptor de andróxenos polimórfico humano (HUMARA) localizado no cromosoma X é considerado o método máis exacto de estimar a clonalidade en biopsias de cancros femininos. Comprobouse unha gran variedade de tumores con este método, algúns, como o carcinoma celular renal, eran monoclonais, mentres que outros (por exemplo, o mesotelioma) eran policlonais.

Tamén se fixeron investigacións usando a inactivación do cromosoma X para silenciar a actividade de cromosomas autosómicos.  Por exemplo, Jiang *et al.* inseriu unha copia do xene Xist nunha copia do cromosoma 21 en células nai derivadas dun individuo con trisomía 21 (síndrome de Down). O xene Xist inserido induce a formación do corpo de Barr, desencadea modificacións estables da heterocromatina e silencia a maioría dos xenes na copia extra do cromosoma 21. Nestas células nai modificadas, o silenciamento de xenes mediado por Xist parece reverter algúns dos defectos asociados coa síndrome de Down.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Bibliografía 
* 
* 
* 
* 
* 

### Outros artigos 
*Sistema de determinación do sexo
*Compensación de dose
*Corpo de Barr
*Heterocromatina
*Epixenética
*Inactivación X nesgada

### Ligazóns externas 
*