Płeć zależy od genu a nie od chromosomu.

PŁEĆ ZALEŻY OD GENÓW, NIE OD CHROMOSOMU

Jest rzeczą powszechnie znaną, że za naszą płeć odpowiedzialny jest chromosom Y, lub jego brak. Na pozór jest to fakt oczywisty i, w gruncie rzeczy, niezbyt interesujący. Problem pojawia się dopiero wtedy, gdy uświadomimy sobie, że za cechy odpowiedzialne są geny lub ich grupy, a chromosom jest tylko pewnym wygodnym sposobem ich upakowania.

A więc, szczęśliwi posiadacze "igreka" i dumne właścicielki dwóch "iksów", poszukajmy genu odpowiedzialnego za różnicowanie się płci.

Ponieważ rozdzielnopłciowość występuje już u stosunkowo prostych organizmów, na nich właśnie skupiła się uwaga badaczy. Proste organizmy modelowe miały dostarczyć danych do badań nad determinacją płci u ssaków, a wśród nich i człowieka. Mechanizmy molekularne prowadzące do różnicowania się płci zostały najlepiej poznane u nicienia Caenorhabditis elegans i u ulubionej przez genetyków Drosophila melanogaster.

U tej sympatycznej muszki , podobnie jak u człowieka, samice mają dwa chromosomy X, a samce kombinację XY. Co ciekawe, o płci zwierzęcia nie decyduje bezpośrednio obecność lub brak chromosomu Y czy X, a stosunek liczby chromosomów X do liczby haploidalnych kompletów autosomów. U normalnego samca stosunek X/A wynosi 1/2 - jeden chromosom X na dwa (u diploidalnej Drosophila) komplety autosomów.

U normalnej samicy ten stosunek wynosi odpowiednio 1.

Niezwykle ciekawy efekt osiągano krzyżując osobniki o różnej ploidalności. Udało się osiągnąć szerokie spektrum wartości stosunku X/A.

Pozwoliło to na odkrycie wartości progowej X/A=0,67, poniżej której różnicują się samce, zaś powyżej której - samice. Osobniki wykazujące współczynnik równy 0,67 (dwa chromosomy X i trzy komplety autosomów) były tzw. interseksami i posiadały zarówno komórki męskie, jak i żeńskie.

Do tej pory nie wiadomo jeszcze, w jaki sposób organizm, a dokładniej jego pojedyncze komórki, mierzy ilość chromosomów. Przypuszcza się, że na chromosomach X znajdują się geny kodujące białka o charakterze czynników transkrypcyjnych (sis-a i sis-b), które po przekroczeniu wartości progowej (związanym z ilością chromosomów X) powodują feminizację. Wciąż nie znany jest natomiast gen zlokalizowany na autosomach, a wpływający na różnicowanie płci.

Wspomniane już produkty genów sis-a i sis-b aktywują nadrzędny gen regulatorowy Sxl inicjując kaskadę genów biorących udział w różnicowaniu się płci u Drosophila.


Powyższy schemat ilustruje trzy kierunki regulującego działania genu Sxl: aktywacja kaskady genów odpowiedzialnych za determinację płci komórek somatycznych, odrębny szlak prowadzący do determinacji płci komórek rozrodczych i wreszcie aktywację mechanizmów kompensacyjnych.

Mechanizm kompensacyjny, nie związany bezpośrednio z procesem determinacji płci, pozwala na wyrównanie dysproporcji pomiędzy ilością genów na chromosomie X u samca (XY) i u samicy (XX). Na chromosomie X, poza czynnikami płci, znajduje się bowiem jeszcze ok. jednej piątej wszystkich genów Drosophila. U tej muszki, w celu wyrównania u samca poziomu ekspresji genów z chromosomu X do poziomu występującego u samicy, zachodzi dwukrotnie wydajniejszy proces transkrypcji.

Zjawisko kompensacji zachodzi również u innych organizmów, w tym i u człowieka. W jądrze interfazowym normalnych komórek kobiecych jeden z chromosomów X przekształca się w silnie skondensowane, nieaktywne ciałko Barra. Rezultat takiej kompensacji jest identyczny jak u Drosophila - ekspresja genów zlokalizowanych na chromosomie X jest taka sama u obu płci, pomimo różnej liczby tych chromosomów. Inaczej dzieje się jedynie w żeńskich komórkach płciowych - oocytach - zachodzi tam aktywacja nieczynnego dotąd drugiego chromosomu X.

U osobników euploidalnych , ze zwielokrotnionym chromosomem X, dochodzi do inaktywacji wszystkich, oprócz jednego, chromosomów X w komórkach.

Jak już wspomniano, chociaż kompensacja jest zjawiskiem kontrolowanym przez gen Sxl, to jest jednak jedynie pośrednio związana z genetyczną determinacją płci.

Gen ten bowiem ma inną funkcję - znacznie istotniejszą, jeśli chodzi o determinację płci - aktywuje u Drosophila melanogaster kaskadę podrzędnych genów, powodujących rozwój organizmu w kierunku płci żeńskiej.

U samców muszki owocowej, w okresie postembrionalnym, również zachodzi transkrypcja genu Sxl. Jednak ze względu na różnicę w obróbce mRNA u obu płci u samców powstaje krótszy, niefunkcjonalny produkt.

Determinacja płci somatycznej zależna jest od czterech genów regulatorowych podporządkowanych genowi Sxl: tra, tra-2, dsx i genu ix - niezbędnego, choć o wciąż nieznanej funkcji.

Mechanizm regulacji genów determinujących płeć somatyczną działa przede wszystkim na poziomie modyfikacji transkryptów. U samic funkcjonalne białko genu Sxl zawiera domenę wiążącą się z RNA, co wskazuje na jego rolę w obróbce mRNA. Rzeczywiście - umożliwia ono powstanie działającego produktu genu kolejnego z genów - tra. U samców, pozbawionych poprawnego produktu Sxl, w czasie obróbki transkryptu zostaje wycięty z genu tra obszerny fragment ORF, powodując powstanie nieczynnego produktu.

Białka genów tra i tra-2 również zawierają sekwencje kodujące domeny oddziaływujące z RNA. Są one zaangażowane w obróbkę transkryptu kolejnego genu - dsx, który daje zarówno funkcjonalny produkt męski (bez obróbki przez białko tra), jak i żeński. Decyduj[UDPP1]ą one o dalszym rozwoju komórek somatycznych odpowiednio w kierunku płci męskiej i żeńskiej. Cały szlak aktywowany przez gen Sxl ukazuje poniższy schemat:


Mechanizm różnicowania płci komórek rozrodczych (wytwarzania plemników lub oocytów) nie został jeszcze dokładnie poznany, chociaż zbadano już wiele genów zaangażowanych w proces gametogenezy. jednym z nich jest z pewnością omawiany już gen Slx, którego aktywność warunkuje powstawanie oocytów. Wiadomo również, że nie bez znaczenia jest wpływ komórek somatycznych o określonej płci - stwierdzono eksperymentalnie, że komórki płciowe XX przeniesione w otoczenie męskich komórek somatycznych, mogą wejść na drogę spermatogenezy.