Epigenetic X chromosome inactivation

Abstract

Inaktivacija X kromosoma je složeni epigenetički proces koji dovodi do utišavanja jednog od dva X kromosoma u somatskim stanicama ženki sisavaca s ciljem kompenzacije doze X vezanih gena među spolovima. Glavnu ulogu u ovom procesu ima Xic regija na X kromosomu. Ona sadrži XIST gen s kojeg se transkribira glavni signal za utišavanje - nekodirajući Xist RNA transkript. Proces utišavanja X-kromosoma se odvija u nekoliko koraka i obuhvaća uzajamnu interakciju nekodirajućih molekula RNA Xist i Tsix, različitih modifikacije histona, metilacije DNA, i drugih mehanizama u regulaciji transkripcije gena. Prilikom inaktivacije X kromosom se pakira u kompaktnu kromatinsku strukturu koja se održava kroz daljnje stanične diobe. Dva oblika inaktivacije X kromosoma su nasumični i utisnuti. Prilikom utisnutog načina inaktivacije X kromosoma za utišavanje je uvijek predodređen X kromosom naslijeđen od oca, dok se prilikom nasumične inaktivacije mehanizmima brojanja i izbora nasumično odabire bilo majčinski ili očinski kromosom za inaktivaciju. Točnije, pomoću blokirajućeg faktora, na jednom od X kromosoma se onemogućava inaktivacija, dok se preostali X kromosom(i) inaktivira(ju) kako bi se postigao omjer jednog aktivnog X kromosoma po diploidnom setu autosoma u stanici. Utisnuta inaktivacija se odvija kod tobolčara te u izvanembrionalnom tkivu placentalnih sisavaca, dok se u stanicama embrija placentalnih sisavaca odvija nasumična inaktivacija.X chromosome inactivation is a complex epigenetic process that leads to silencing of one of two X chromosomes in somatic cells of female mammals in order to compensate dosage of X-related genes between the sexes. Major role in this process belongs to Xic region of X chromosome. It contains the XIST gene from which the main signal that drives silencing is transcribed - noncoding Xist RNA transcript. Implementation of silencing occurs in several steps and involves the mutual interaction of non-coding antisense RNA Xist and Tsix, DNA methylation, histone modifications, and other mechanisms for regulation of transcription. The result is condensation of the X chromosome and formation of compact chromatin structure that is maintained through further cell division. Two forms of X chromosome inactivation are random inactivation and imprinted inactivation. In the imprinted mode the X chromosome inherited from the father is predisposed for silencing, while in the random mode mechanism of counting and choice randomly selects either the maternal or paternal chromosome for inactivation. Specifically, by using a blocking factor on one of the X chromosomes, it prevents its inactivation, while the remaining X chromosome(s) inactivate in order to achieve a ratio of one active X per diploid set of autosomes in cell. Imprinted inactivation occurs in marsupials and extra-embryonic placental mammalian tissues, whereas in cells of placental mammalian embryos random inactivation occurs