12.19 : X-inactivation

Das menschliche X-Chromosom enthält mehr als zehnmal so viele Gene wie das Y-Chromosom. Da Männer nur ein X-Chromosom haben und Frauen zwei, könnte man erwarten, dass Frauen doppelt so viele Proteine mit unerwünschten Ergebnissen produzieren.

Um dieses potenzielle Problem zu meiden, deaktivieren weibliche Säugetierzellen während der frühen Embryonalentwicklung fast alle Gene in einem ihrer X-Chromosomen. In der Zellkernhülle, welche den Nukleus der Zelle umgibt, verdichtet sich das inaktivierte X-Chromosom zu einem kleinen, gepacktem Ball, den man als Barr-Körperchen bezeichnet. In diesem Zustand sind die meisten Gene des X-Chromosoms für die Transkription unzugänglich.

Bei Plazentatieren (höhere Säugetiere) wird das inaktivierte X-Chromosom von mütterlicher oder väterlicher Seite zufällig bestimmt (Beuteltiere hingegen inaktivieren bevorzugt das väterliche X-Chromosom). Die X-Inaktivierung in einer Zelle ist unabhängig von der X-Inaktivierung in anderen Zellen. So inaktiviert etwa die Hälfte der embryonalen Zellen die mütterliche X-Kopie und die andere Hälfte die väterliche Kopie. Dadurch entsteht ein Mosaik. Wenn sich diese Zellen teilen, produzieren sie Zellen mit demselben inaktivierten X-Chromosom. Insbesondere werden Barr-Körperchen in Zellen der Eierstöcke reaktiviert, die zu Eizellen werden.

Die Inaktivierung des X-Chromosoms erklärt das Auftreten von weiblichen Schildpattkatzen und Calicokatzen. Diese Katzen sind heterozygot für ein Gen mit Allelen für schwarzes und orangefarbenes Fell, die sich auf dem X-Chromosom befinden. Ihr geflecktes Fell resultiert aus der zufälligen Inaktivierung der Allele für schwarzes und orangefarbenes Fell in Zellgruppen (Kattunkatzen haben auch weiße Fellflecken, die durch ein anderes Chromosom verursacht werden). Es gibt zwar männliche Schildpatt -und Kattunkatzen, doch sie haben ein zusätzliches X-Chromosom und sind im Allgemeinen unfruchtbar.

Die X-Inaktivierung reduziert die Schwere der durch zusätzliche X-Chromosomen verursachten Erkrankungen. Männer mit dem Klinefelter-Syndrom bilden Barr-Körperchen, um ihr zusätzliches X-Chromosom zu inaktivieren. Frauen mit Triple-X-Syndrom bilden zusätzliche Barr-Körperchen für ihr überschüssiges X-Chromosom oder ihre überschüssigen X-Chromosome.