X İNAKTİVASYONU Prof. Dr. Fulya Tekşen

KADINLAR; 46,XX Kromozom kuruluşuna sahiptir. Karyotip….Şekil 1

Kadınlarda 2 adet X kromozomunun bulunması bu kromozomun üzerinde bulunan genlerin kadınlarda 2 kat olması, dolayısıyla sentezlenen proteinin de aynı şekilde miktarının 2 kat olması anlamını taşımamaktadır.

ZİRA; Gelişimin erken dönemlerinde (Fertilizasyonun 12. günü) dişi embriyoda bulunan 2 adet X kromozomundan birisi İNAKTİF duruma gelir. Bu olaya; X İNAKTİVASYONU adı verilmektedir.

İNAKTİVASYON NEDEN GEREKLİ? Oogenezde, Mayoz’a giriş sırasında her iki X kromozomu da aktif ve ökromatiktir. X kromozomu üzerinde yaklaşık 100 genin haritalandığını biliyoruz. X’e bağlı olan genlerin erkeklerde 1 adet yani tek doz , kadınlarda ise 2 tane (çift doz?) olmasına karşın, her ikisi tarafından sentezlenen ürün eşit miktardadır. Bu “dozaj kompensasyonuna” nasıl ulaşıldığı uzun süre genetikçiler tarafından anlaşılamamıştır.

Bir başka açıklanamayan gözlem ise, tüy rengi açısından HETEROZİGOT olan (X’ e bağlı genlerden) farelerde tüy rengi üniform değil, gırcıllı görülmüştür. Erkek farelerde ise tek bir renk bulunmaktadır.

Şekil 2:Gırcıllı fare Genetics in Medicine (Thompson and Thompson)

BARR CİSİMCİĞİ Barr cisimciği veya X- KROMATİN; SOMATİK HÜCRE lerde nükleus zarına yapışık olarak bulunan 0.7 ila 1.4 mikron büyüklüğünde ki DNA parçası olup, inaktif forma geçen X kromozomunu ifade etmektedir.

Şekil 4: Barr cisimciği

X Kromatin sayısı Erkeklerde Barr cisimciği bulunmaz iken normal kadınlarda 1 tane vardır. X kromatin sayısı: X Kromozom sayısı-1 olarak hesaplanmaktadır

Örneğin; Şekil 5 Tıbbi Genetik(Nurettin Başaran)

LYON HİPOTEZİ 1961 yılında Mary Lyon tarafından ileri sürülen Lyon hipotezi 3 noktayı açıklamakta olup, aynı zamanda, X İnaktivasyonunun klinik ve genetik sonuçlarını oluşturmaktadır;

1- Dişi memelilerde sadece 1 tane X kromozomu aktiftir 1- Dişi memelilerde sadece 1 tane X kromozomu aktiftir. İkinci X kromozomu kondanse olarak kalır, inaktiftir ve interfaz hücrelerinde Barr cisimciği olarak görülür.

2- İnaktivasyon embriyonel dönemin erken evrelerinde meydana gelir. Fertilizasyonun 3. günü başlar, ancak embriyoyu oluşturacak olan iç kısımdaki hücrelerde de inaktivasyonun tamamlanması gelişimin 1. haftasının sonuna kadar sürer.

3- Dişi somatik hücrelerdeki (erken bölünme aşamasında) X inaktivasyonu rastgeledir. Şöyle ki; bazı hücrelerde anneden gelen X inaktif olurken, bazılarında ise babadan gelen X inaktif olur. Sonuç olarak meydana gelen canlı X kromozomları açısından MOZAİK’ tir. Ancak bir hücrede inaktivasyon olduktan sonra artık o hücreden oluşan hücre dizinlerinde (KLON) hep aynı orijin ( Paternal veya Maternal) inaktif olur

Şekil 3 Genetics in Medicine (Thompson and Thompson)

X İnaktivasyonunun 3 önemli sonucu şöyle özetlenebilir; 1- Dozaj kompensasyonu 2- Heterozigot dişilerde ekspressivite değişiklikleri 3- Mozaisizm

1- DOZAJ KOMPENSASYONU İnaktif X hemen hemen tümüyle dekondanse olur ve üzerinde bulunan genler transkribe olmaz, ancak bazı istisnai genler hariç kalır, Yine de X inaktivasyonun mekanizması tam olarak açıklanabilmiş değildir. X’ lerin çoğu inaktif olmasına karşın, bazı segmentler aktif kalır. Bunlardan en önemlisi kısa kolun distal kısmıdır. Burası pseudootozomal bölge adını alır, çünkü Y kromozomu ile mayoz sırasında eşleşen kısımları vardır. Bu genler arasında (İnaktivasyondan kaçan) steorid sülfataz enziminin lokusu bulunur ki; bu enzimin eksikliğinde bir tür deri hastalığı olan X’ e bağlı iktiyoziz ortaya çıkar. Ancak yine de normal dişilerde bu miktar, erkeklerinkinin iki katından daha azdır.

2- EKSPRESYONUN DEĞİŞKENLİĞİ X İnaktivasyonu morula evresinde (16-64 hücreli evrede) rastgele olduğu için, taşıyıcı dişiler aktif genin bulunma sıklığına bağlı olarak değişken fenotip gösterirler, bu da klinik varyasyon olarak tamamen normal fenotipten defektin tümüyle gösterilmesine kadar değişen bir yelpaze oluşturur. Mutant allelin aktif X üzerinde bulunması, hastalık tablosunu tabloyu oluşturmaktadır “ unfavorable –tercih edilmeyen Lyonisation” olmaktadır. Ör: Renk körlüğü, hemofili A, (faktör 8), Hemofili B, (faktör 9 eksikliği), Dushenne musküler distrofi gibi.

3- MOZAİSİZM Dişiler X’e bağlı genleri açısından mozaiktirler. Hatta X’e bağlı dominant ve ressesif, kavramlarının normalde inaktivasyon olduğuna göre olmaması beklenir, ancak araştırıcılar ekprese olan (aktif X’ te bulunan ) genlerin tek doz olmasına rağmen bazı taşıyıcılarda dominant, bazılarında ise ressesif olduğunu göstermektedir. Geç replike olan X kromozomu “replikasyon bantlama” tekniği ile görülür. Barr cisimciğinin yanı sıra, bu yöntem de cinsiyet kromozomlarının gözlenmesinde kullanılabilir. Kromozomal cinsiyet düzensizliklerinin yanısıra 46,XX erkek ve 46,XY dişileri veya gerçek hermafroditlerinin gözlenmesi, “Y” kromozomunun cinsiyet tayininde tek belirleyici faktör olmadığını ortaya koymaktadır.

Kromozomal seks ile gonadal veya fenotipik cinsiyet arasındaki farklılıklar ; - Tek gen mutasyonları, - X’ e bağlı mutasyonlar, - Otozomal mutasyonlar sonucu ortaya çıkabilir

CİNSİYETİN EMBRİYONİK DÖNEMDE BELİRLENMESİ Her iki cinsiyette de gelişimin 6. haftasında primordial germ hücreleri ekstra embriyonik lokalizasyonlarından, gonadal bölgeye göç ederler ve burada bir çift primitif gonad oluştururlar. Bu aşamaya kadar gelişen gonad bipotent özelliktedir. Bundan sonra gonadın over veya testis olarak gelişmesi genlerin kontrolü altındadır. Şöyle ki; “Y” kromozomu yok ise  Over gelişir, “Y” kromozomu var ise  Testis gelişir

Şekil 6

“Y” kromozomunun kısa kolu üzerindeki TDF (testis determinating-belirleyen faktör) geni erkek oluşumunu başlatır. Medüller doku seminifer tübüllere ve leydig hücrelerine dönüşür ve bu kısım plesentadan salgılanan hcg (human koryonik gonadotropin) hormonu ile androjen sekresyonu yapar.

“Y” kromozomu yok ise; gonad overe dönüşür korteks gelişir, medülla regrese olur. Foliküller içinde oogonium gelişmeye başlar 30 mitoz geçirir. 3. ayın sonundan itibaren oogonia mayoz ‘I’e girer ve bu evrede ovulasyon başlayıncaya kadar bekler. Kadının seksüel olarak aktif olduğu döneminde 400 kadar ovum olgunlaşır, diğerleri dejenere olur. Primordial hücrelerin göçü sırasında wolf (mezonefrik) ve Müller (paramezonefrik) kanallar oluşur.

Erkeklerde leydig hücrelerinden salgılanan androjen, mezonefrik kanalların oluşumunu sağlarken, Sertoli hücrelerinden salgılanan hormon, paramezonefrik kanalların gelişimini suprese eder. Kadınlarda, tam tersine mezonefrik kanallar geriler, paramezonefrik kanallar  dişi kanallar sistemine gelişir. Eksternal genitaller genital kabartı, labrosakral şişkinlikler ve uretral katlantılardan oluşur. Androjen varlığında bu oluşum, erkek dış genitallerine dönüşür, testis yokluğunda ise over olsun veya olmasın dişi genitaller gelişir.

Y Kromozomu Erkek mayozu sırasında pseudootozomal bölgede rekombinasyon meydana gelir. Eğer SRY, TDF genleri taşıyan kısım (kross over) karşılıklı parça değişimi yaparsa XX erkek ve XY dişiler ortaya çıkar. (1/20.000 canlı doğumda ortaya çıkar.) Y üzerindeki TDF yaklaşık % 0.2’lik bir bölümü kapsar. Bu kısım memelilerde oldukça konservatif bir bölümdür. Bu kısımda bulunan ZFY ve SRY genleri erkekliği belirleyen genler olarak kabul edilmektedir. 2FY için kesin kanıt bulunamamıştır, ancak çinko parmak ( zinc-finger) protein kodladığı ve protein gen ekspresyonunu kontrol edecek tarzda moleküllere bağlandığı bilinmektedir. SRY geninin ise, cinsiyet tayininde belirleyici olduğu düşünülmektedir.

Şekil 7 Genetics in Medicine (Thompson and Thompson)

X- KROMOZOMU X kromozomu üzerinde cinsiyet belirlenmesinde veya X inaktivasyonunda bir çok gen bulunmaktadır. Dişi somatik hücrelerinde bir X’in inaktive olmasına karşın kısa kolda bir çok bölgede ve uzun kolda bir bölgede inaktivasyondan kaçan bölgeler vardır ve bunlar dişilerde her X kromozomu tarafından ekprese edilmeye devam ederler. Bu genlerin cinsiyet özellikleri ile ilgili oldukları düşünülmektedir. Ör.Turner s. Bir diğer örnek te STS (Steroid sulfataz eksikliği) olarak gözlenen steroid sulfataz genidir. X inaktivasyonu ile ilgili en az 40 tane X’e bağlı gen bilinmektedir. Bir de Xq’ da inaktivasyon merkezi bulunur. (Xq 13) X inaktivasyonu rastgele olmakla birlikte, anormal X olduğu takdirde bu kromozom inaktif gelişir. Bu da X’e bağlı hastaların daha tolere edilebilir olduğunu göstermektedir.

CİNSİYET KROMOZOM ANOMALİLERİ İnsan genetik düzensizliklerinde cinsiyet anomalileri en sık rastlanan grup olup, sıklığı 1/500’dür. Zira “Y” kromozomunda az gen olması ve “X” inaktivasyonu nedeniyle klinik olarak daha hafif seyrederler, o nedenle de prenatal tanıda karar vermek aileler için oldukça güç olmaktadır. Düşük materyalinde en fazla gözlenen anomali, (yaşamla bağdaşmasına karşın) Turner sendromudur.

Klinefelter SENDROMU 47, XXY Uzun ve zayıf bireylerdir, bacak uzunluğu çok fazladır. Adolesan çağa kadar, fiziksel olarak normal görünümdedirler. Pubertede hipogonadizm görülür. Testisler küçük kalır, sekonder cinsiyet karekterleri gelişmez. Hepsi İNFERTİLDİR. İnsidans 1/1000 canlı erkek doğumdur. 1/2000 toplam doğum 1/300 spontan abortus’ta görülür. b) Nedenleri: Vakaların; 1/2  Paternal Mayoz I 1/3  Maternal Mayoz I geriye kalan mayoz II veya post zigotik bölünme bozukluklarına bağlı olarak ortaya çıkar.

Hastalarda, görülür IQ düzeyi normalden düşük 2/3’ünde eğitim problemleri var. Öğrenme zorluğu Zayıf psikososyal gelişme görülür

Şekil 8 Genetics in Medicine (Thompson and Thompson)

48, XX YY 48, XXXY 49, XXXXY X sayısı arttıkça, hastalık, ağır fenotip gösterir.

47,XYY sendromu Fertilite normal dir. Normal fenotip gösteririler. ANCAK; % 3 ‘ÜNDE Mental retardasyon görülmektedir. AYRICA Bu sendroma sahip BİREYLER de Davranış bozuklukları - Ör. Saldırganlık (Hapishanedekiler) izlenmektedir. Fertilite normal dir.

Trizomi X (47,XXX) Fenotip normal Normalden uzundur IQ ‘da düşüklük Davranış bozuklukları görülür

Turner Sendromu (45,X0) 45,X 1/5000 İnsidanse sahip canlı kız doğumda Dar (Streak) gonad ( gonadal disgenez) Kısa boy Karakteristik yüz görünümü Boyunda yelelenme Böbrek ve kardivasküler anomaliler İnfertilite (Östrojen düzeltemez) IQ düşüklüğü görülür. Normal Kromozom görülen seksüel gelişim bozuklukları Geniş bir yelpaze içerisindedir. Tek gen mutasyonu veya genetik olmayan faktörler ile ortaya çıkar.

Şekil 9 Genetics in Medicine (Thompson and Thompson)

Normal Kromozom görülen seksüel gelişim bozuklukları Geniş bir yelpaze içerisindedir. Tek gen mutasyonu veya genetik olmayan faktörler ile ortaya çıkar

GERÇEK HERMAFRODİTİZM Aynı bireyde hem testiküler dokunun, hem de over dokusunda bulunmasıdır. Ambigious genitale (şüpheli genitaller) bulunur. Kromozom kuruluşu genelde (46,XX olmakla birlikte ) hastaların % 10 kadarında 46,XY’dir. Bir kısım hermafroditler 46,XX ve 46,XY kromozomlarını içeren kimeralardır. Dizigotik ikizlerinin kaynaşması ile meydana gelirler.

MOL GEBELİK (Mol Hidatiform, Molar gebelik) http://www.hamilebilgi.com/mol_gebelik.html

YALANCI HERMAFRODİTLİK Kromozomları ve fenotipleri aynı cinsiyeti belirtmekte ancak dış genitaller karşı cinsiyetinkine benzemektedir veya şüphelidir. Örneğin; 46,XY pseudohermafrodit vak’asında erkek dış görünümü, ancak dişi genitaller vardır. Erkeklerde oluş nedenleri; Embriyonik gelişimde gonadların iyi gelişememesi Gonadotropin anomalileri Testesteron biyosentezinde doğumsal hatalar Androjen hedef hücrelerde anomaliler. Erkek yalancı hermafroditizm ‘e örnek olarak; Ör. Androjen İnsensivite Sendromu (Testiküler feminizasyon) verilebilir. Bu sendrom; X- e bağlı bir defekt olan reseptör fonksiyonuna bağlı olarak ortaya çıkar.

Karın veya kasıkta fıtıkla karıştırılır. Bu bireyler; 46,XY karyotip Dişi dış genitaller Uterus veya tüpler yok Vajina kör Testisler vardır Karın veya kasıkta fıtıkla karıştırılır. Testisler olduğu için androjen salgılanır, ancak reseptörler olmadığı için erkeklik yönünde gelişme olmaz.

Şekil 10 Genetics in Medicine (Thompson and Thompson)

Dişi pseudohermafrodit örneği olarak; - Kongenital Adrenal Hiperplazi verilebilir. Bu hastalık; Otozomal ressesif bir hastalıktır. Kortizol sentez basamaklarında meydana gelen defektler sonucu ortaya çıkar. Ör. 21 Hidroksilaz enzimi eksikliği

Androjen insensitivite sendromu

Hidatidiform Mol (Üzüm Gebeliği) Koryonik villinin anormal derecede büyümesine bağlıdır. Komplet (tam)  - fetus yok -normal plesanta yok Parsiyel (kısım) - Plasenta kalıntısı - Küçük atrofik fetus

Tam (komplete) mol. Genellikle 46,XX kromozom kuruluşuna sahiptir Tam (komplete) mol. Genellikle 46,XX kromozom kuruluşuna sahiptir. X kromozomunu taşıyan spermiumun kromozom içermeyen ovumu döllenmesini, sonra zigot iken kromozomların kendini eşlemesi ile meydana gelir. Dolayısıyla anneden gelen dişi komponent bulunmamaktadır. (Uniparental dizomi) Homozigozite: Genellikle koryokarsinoma dönüşürler. Parsiyel mol’ler triploid’dir. Yine genomik imprinting örneği sergilerler.