X 過剰活性化

X 過剰活性化とは、ショウジョウバエにおいて、オスのハエの X 染色体上の遺伝子がメスのハエの X 染色体上の遺伝子の 2 倍活性化するプロセスを指します。

オスのハエはX染色体を1本持ち、メスのハエはX染色体を2本持っているため、オスの活性化レベルが高いほど、X染色体遺伝子がオスとメスで全体的に同じレベルで発現されることが保証されます。X染色体の過剰活性化は、遺伝子量補償の1つのメカニズムであり、遺伝的性決定システムを使用する生物は、性染色体からの遺伝子量のバランスをオスとメスの間でとります。[ ^1] X染色体の過剰活性化は、性致死と呼ばれる遺伝子の選択的スプライシングによって制御されます。この遺伝子は、オスのハエにはほとんど影響を及ぼさないが、2つのX染色体のX染色体の過剰活性化によりメスを死に至らしめる突然変異表現型にちなんで、性致死と名付けられました。メスのショウジョウバエでは、性致死タンパク質が性致死遺伝子のメス特異的スプライシングを引き起こし、性致死タンパク質をさらに生成します。これにより、性致死タンパク質が性致死遺伝子をスプライシングして性致死タンパク質をさらに生成するため、正のフィードバックループが生成されます。オスのショウジョウバエでは、性致死遺伝子のメス特異的スプライシングを活性化するのに十分な性致死がなく、「デフォルト」スプライシングが行われます。つまり、メスでスプライシングされた遺伝子のセクションがオスに残ります。この部分には早期停止コドンが含まれているため、タンパク質は生成されません。^[2]メスでは、性致死タンパク質が、通常はオスの転写率の増加をもたらすX連鎖遺伝子を活性化するオス特異的致死（msl ）遺伝子複合体を阻害します。msl遺伝子複合体は、オスの転写率の不適切な増加を引き起こし、オスの死につながる機能喪失変異体にちなんで名付けられました。^[3]男性では、必要な量の性致死遺伝子が欠如しているため、msl遺伝子複合体が阻害されなくなり、男性の転写率が上昇します。これにより、X染色体の発現が「倍増」または過剰活性化され、X染色体を2つ持つ女性の量と一致します。^[4]

哺乳類で起こる 2 番目の用量補償は、X 染色体と常染色体のバランス調整です。この調整は、活性 X 染色体である Xa の上方制御によって行われます。活性 X の上方制御は、転写と伸長の活性化の増加を示します。常染色体遺伝子と比較すると、X 染色体には、活性遺伝子の影響量の測定に影響を与えるサイレント遺伝子が多く含まれています。RNA-seq データが実行され、常染色体と X 連鎖遺伝子の出力は大幅に異なりました。これは、X 用量補償が常染色体に関するものであるという事実と一致しています。X 染色体の損失は、ショウジョウバエの細胞全体を混乱させる異数性効果をもたらします。この効果は、MSL (男性特異的致死) がその標的部位に結合できないことにつながります。これを克服するために、まず X 染色体が過剰に活性化されます。次に、過剰に活性化された X 染色体が異数性効果の反転を促進し、男性と女性の間で遺伝子発現の平等を生み出します。異数性効果とは、染色体の数が正常より増加または減少することです。ショウジョウバエでは自然選択が効率的に行われるため、用量感受性遺伝子が増加します。用量感受性遺伝子は種によって異なります。

参考文献

^ Birchler JA、Pal-Bhadra M、Bhadra U (2003 年 3 月)。「ショウジョウバエの雄における用量依存的な遺伝子調節と X 染色体の補償」。Genetica。117 ( 2–3 ): 179–90。doi : 10.1023 /a:1022935927763。PMID 12723697。S2CID 23258868 。
^ Gilbert SF、Barresi MJ（2016年6月15日）。発達生物学（第11版）。マサチューセッツ州サンダーランド。ISBN 978-1-60535-470-5. OCLC 945169933.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
^ Sun L、Fernandez HR、Donohue RC、Li J、Cheng J、Birchler JA (2013 年 2 月)。「ショウジョウバエの雄特異的致死複合体はヒストンのアセチル化を阻止し、用量補償を媒介しない」。米国科学アカデミー紀要。110 (9): E808-17。doi : 10.1073 / pnas.1222542110。PMC 3587201。PMID 23382189。
^ Gorman M、Baker BS （1994年10月）。「ハエは1匹を2匹に等しくする方法：ショウジョウバエの投与量補償」。Trends in Genetics。10（10）：376–80。doi ： 10.1016 / 0168-9525 （94 ） 90135-x。PMID 7985243 。

[1] Birchler JA、Pal-Bhadra M、Bhadra U (2003 年 3 月)。「ショウジョウバエの雄における用量依存的な遺伝子調節と X 染色体の補償」。Genetica。117 ( 2–3 ): 179–90。doi : 10.1023 /a:1022935927763。PMID 12723697。S2CID 23258868 。

[2] Gilbert SF、Barresi MJ（2016年6月15日）。発達生物学（第11版）。マサチューセッツ州サンダーランド。ISBN 978-1-60535-470-5. OCLC 945169933.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)

[3] Sun L、Fernandez HR、Donohue RC、Li J、Cheng J、Birchler JA (2013 年 2 月)。「ショウジョウバエの雄特異的致死複合体はヒストンのアセチル化を阻止し、用量補償を媒介しない」。米国科学アカデミー紀要。110 (9): E808-17。doi : 10.1073 / pnas.1222542110。PMC 3587201。PMID 23382189。

[4] Gorman M、Baker BS （1994年10月）。「ハエは1匹を2匹に等しくする方法：ショウジョウバエの投与量補償」。Trends in Genetics。10（10）：376–80。doi ： 10.1016 / 0168-9525 （94 ） 90135-x。PMID 7985243 。