跳动城乡网人类性染色体起源于一对常染色体，即普通或非性染色体，包含我们基因组的大部分，并且成对出现。这对祖先的常染色体分化成两条不同的染色体，X 和 Y。尽管 X 和 Y 已经彼此分开并具有独特的功能，即决定性别并驱动男性和女性的性别差异，但它们也保留了共同的特征从他们共同的祖先继承的功能。
怀特海德研究所 (Whitehead Institute) 成员 David Page(麻省理工学院生物学教授、霍华德休斯医学研究员、实验室博士后 Adrianna San Roman)的新研究揭示了这一点性染色体'作为有影响力的基因调控者的共同角色。
该研究，于 12 月在 Cell Genomics 上发表图 13 显示，X 和 Y 染色体表达的基因通过调高或调低其他染色体上发现的数千个基因的表达来影响全身细胞(而不仅仅是生殖系统)。
此外，研究人员发现，分别在 X 和 Y 染色体上发现的负责大约一半调节行为的基因对 ZFX 和 ZFY 彼此具有基本相同的调节作用。这表明ZFX和ZFY从他们共同的祖先那里继承了作为有影响力的基因调节因子的作用，并且独立地维持了它，即使它们各自的染色体出现了分歧，因为这种调节作用对于人类的生长和发育至关重要。 ZFX和ZFY调控的基因参与各种重要的生物过程，表明性染色体对性别特征以外的功能具有广泛的贡献。
Page 和 San Roman 通过绘制细胞中每个基因表达如何根据 X 或 Y 染色体数量变化的图表来测量 X 和 Y 染色体如何影响全局基因表达。在这项工作中，他们使用了组织样本，这些样本来自性染色体数量自然存在变异的人：出生时就带有 1 到 4 条 X 染色体，并且零到四条 Y 染色体。这些性染色体变异在整个人类群体中都存在，它们会导致各种健康疾病，但与大多数其他染色体的重复不同，它们与生命相容。
“通过利用人类性染色体组成的自然变异人类，我们能够对 X 的数量如何进行数学建模Y染色体以前所未有的方式影响基因的表达。通过采用这种方法，我们对 X 和 Y 基因在整个基因组中广泛产生的巨大影响有了新的认识。”圣罗曼说。
在这个项目中，研究人员研究了两种细胞类型，他们选择这些细胞类型是为了便于样本采集——淋巴母细胞，一种免疫细胞和皮肤细胞衍生的成纤维细胞，它们有助于形成我们的结缔组织，并测量每种细胞类型中基因表达如何随着每个额外的 X 或 Y 的变化而变化。
他们发现数千个基因的表达水平随着 X 和/或 Y 染色体数量的变化而改变。这些效应呈线性变化，这意味着每增加一个 X 或 Y 染色体，基因表达就会发生相同程度的变化。每种细胞类型的哪些基因受到影响以及受影响的程度各不相同，这表明体内每种类型的细胞可能对基因调控有独特的反应基因调节< a i=2> 由 X 和 Y 染色体基因决定。
然而，对于给定细胞类型中的给定基因，额外的 X 的影响往往与额外的 Y 的影响相似。这对研究人员来说是一个令人惊讶的发现，他们原本预计 X 和 Y 上的基因如何差异。 Y 调节其他基因可能有助于解释健康和疾病中出现的一些性别差异。例如，男性和女性患某些疾病的风险不同、患相同疾病时的症状不同、对某些药物的反应不同。
雄性和雌性细胞之间存在许多尚未解释的差异，而 X 和 Y 上调节全身基因表达的基因调节因子似乎是导致这些差异的有希望的候选者。
相反，佩奇和圣罗曼将范围缩小到基因对 ZFX 和 ZFY，因为 X 和 Y 对广泛基因表达的影响大约有一半，而且这对基因在功能上似乎是等效的 - 尽管 ZFX 有时具有稍强的影响比ZFY。 X 和 Y 上的其他基因也可能是广泛的基因调节因子，构成了另一半效应。
这些其他基因调节因子可能像 ZFX 和 ZFY 一样，是发挥基本相同作用的 X-Y 对。毕竟，基因调控是一项重要功能，X 和 Y 从其共同祖先继承的调控作用可能需要以完全相同的方式发挥，以保证胎儿的生存能力，无论 X 和 Y 如何分开。
然而，研究人员怀疑，一些 X 和 Y 基因必须以不同的方式或不同的程度修改基因表达，才能解释男性和女性细胞中看到的许多性别差异。挑战在于，由于 X 和 Y 对广泛基因表达的最强影响是相同的，因此研究人员将更难弄清楚两条染色体以不同方式影响基因表达的方式。
“可以解释性别差异的对基因组的影响比我们之前预测的更加微妙，”圣罗曼说。 “未来研究的一个有趣点是，虽然我们发现 X 和 Y 对基因表达具有高度相关的影响，但我们观察到 X 的影响比 Y 拷贝数更大，这可能有助于 性别差异。”
重新思考性染色体：不活跃的 X 与活跃的 X
迄今为止尚未讨论的一个微妙之处是，当佩奇和圣罗曼思考性染色体时，他们不再像大多数人那样看待 X。他们的工作使他们相信我们目前对性染色体的理解是不精确的。尽管人类性染色体被定义为 X 和 Y，但实际上 X 染色体有两种类型，并且只有其中一种在典型的男性和女性之间有所不同。世界上每个人都有一个“活跃的X”。染色体。该染色体与常染色体一样普遍存在，因此它的存在与性别无关。
典型男性和女性之间的区别在于与活跃X配对的染色体：典型男性具有Y染色体，而典型女性具有“不活跃X”染色体。染色体，与活跃的 X 基因相同，但其大部分基因被关闭。在性染色体组成不典型的人中，任何额外的 X 染色体都将始终是不活跃的 X 染色体，因此当研究人员测量添加更多 X 染色体的效果时，他们实际上是在测量添加更多不活跃 X 染色体的效果。
不活跃的 X 和 Y，而不是 X 和 Y，更准确地说是研究人员发现的性染色体，它们改变了广泛的基因表达基因表达。此外，Page 和 San Roman 发现，不活跃的 X 和 Y 都调节活跃 X 染色体上许多基因的表达，就像它们对所有常染色体的作用一样。 (这扩展了 Page 和 San Roman 之前的工作，重点关注不活跃和活跃 X 之间的关系。)总而言之，活跃 X 染色体的行为就像常染色体，而不活跃 X 染色体和 Y 染色体则充当常染色体的两侧。同一枚硬币，既作为性染色体，又作为基因调节器。
“这些染色体历来被称为“非活性”染色体。 X和“基因匮乏”的人Y 染色体，除了它们如何促进性别分化之外很少受到关注，因此我们很惊讶地看到它们的影响网络有多么广泛，”佩奇说。 "这些染色体含有基因，例如 ZFX 和 ZFY，它们是全局基因调节因子，我认为，随着我们对它们了解更多，它正在发生变化。彻底改变我们对人类 X 和 Y 染色体遗传学的看法。”
