X染色体失活特异转录因子

哺乳动物XX雌性通过使每个细胞中的X染色体中的1条失活来使基因剂量相对于XY雄性相等。灭活始于X染色体灭活中心(XIC),该中心包含一些对于灭活至关重要的遗传元件,包括XIST基因。X染色体失活的启动要求顺式积累大量未翻译的XIST RNA,该RNA覆盖X染色体,然后在未来的非活跃X染色体上进行表观遗传学改变。在体细胞中,灭活的X染色体可见为Barr体(van den Berg等,2009)。

细胞遗传学位置:Xq13.2
基因座标(GRCh38):X:73,820,650-73,852,752

Gene-Phenotype Relationships
Location Phenotype Phenotype
MIM number
Inheritance Phenotype
mapping key
Xq13.2 X-inactivation, familial skewed 300087   3

▼ 克隆和表达
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布朗等(1991)从雌性胎盘cDNA文库分离出XIST cDNA。XIST cDNA探针显示与从女性样品或含有无活性人X染色体的体细胞杂种制备的RNA杂交,但与来自男性或仅含活性人X染色体的杂种的RNA杂交。Northern印迹分析显示多个XIST转录物,其中大多数超过10 kb。RT-PCR在所有女性组织中检测到多个XIST转录本,包括心脏,肌肉,大脑,肾脏,肝脏,成纤维细胞和淋巴母细胞。布朗等(1991)认为XIST基因或者参与X灭活过程,或者受其唯一影响。

布朗等(1992)分离了70多个人类XIST cDNA,产生了17kb的共有cDNA。XIST cDNA克隆的检查和RT-PCR分析显示广泛的替代剪接。XIST缺少任何重要的保守ORF,并且似乎没有编码蛋白质。XIST序列包括多个串联重复序列,其中最5个碱基是进化保守的。RT-PCR和FISH实验证实XIST仅从不活跃的X染色体表达。FISH实验将XIST RNA定位在核内与X灭活相关的Barr体无法区分的位置。

通过EST数据库分析,然后通过PCR扩增女性特异性cDNA文库,Hong等人(2000)扩展了人类XIST序列在3 prime方向,发现全长RNA约19.3 kb长。额外的3-prime序列包含一个富腺苷的序列,并与小鼠Xist的3-prime末端具有高度的保守性。Hong等(2000年)还发现了证据表明3-prime区域需要进行选择性剪接。PCR分析仅检测到XIST 3-prime序列在雌性细胞中的表达,RNA-FISH证实了其在人类雌性成纤维细胞中位于Xi上。

Borsani等(1991)分离和表征鼠Xist。Brockdorff等人使用携带X; 16易位的种间小家鼠/家蝇(Mus musculus domesticus)F-1杂交小鼠(1991年)表明,小鼠Xist仅从非活动X染色体表达。他们认为XIST及其小鼠同源物与X染色体失活有关。

Brockdorff等(1992)分析了老鼠Xist。成熟的非活跃X特异转录物长15 kb,不包含保守的ORF。Xist序列的许多区域包含串联重复。与人类XIST的比较显示出序列和结构的显着保守性。Brockdorff等(1992)发现小鼠的Xist RNA与细胞的翻译机制无关,并且几乎完全位于细胞核中。

▼ 基因结构
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布朗等(1992)确定XIST基因包含至少8个外显子。

Lafreniere等(1993)证明XIST的转录方向是cen--3-prime-XIST--5-prime-qter。

Hong等(2000)扩展了XIST序列,并在3-prime末端发现了另外的3-prime外显子和7个聚腺苷酸信号序列。人类XIST的3-prime末端与小鼠Xist的3-prime末端具有高度的保守性,而Xist的3-prime末端显然缺少Hong内含子(2000)在人类中确定。

诺拉等(2012年)使用了染色体构象捕获碳复制(5C)和超分辨率显微镜来分析包括XIST的4.5 Mb区域的空间组织。他们发现了一系列离散的200kb至1Mb拓扑关联域(TAD),它们存在于细胞分化之前和之后,并存在于活性X和非活性X上。表观基因组,例如H3K27me3(在组蛋白3的lys27处三甲基化)或H3K9me2嵌段和椎板相关结构域。TAD还与协调调节的基因簇对齐。TAD边界的破坏会导致异位染色体接触和远程转录失调。Xist / Tsix感官/反义单元说明了TAD如何实现相反调控的染色体邻域的空间分离,诺拉等(2012年)在TAD的TAD中发现了一个新的Tsix远端调控区域,该区域可产生一个长间隔的RNA Linx。诺拉等(2012年)得出的结论是,除了揭示哺乳动物染色体的顺式调控体系结构的新原理外,他们的研究还为X灭活中心的全基因解剖奠定了基础。

▼ 测绘
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XIST基因

通过原位杂交,Brown等(1991)将XIST基因定位在Xq13和q21.1的交界处的染色体Xq13。围绕XIST基因位点的顺序似乎是岑- AR(313700) - CCG1(TAF1; 313650) - PHKA(311870) - XIST - PGK1(311800) -电话。

Borsani等(1991)发现小鼠Xist位于小鼠X灭活中心区域。Brockdorff等(1991)同样发现小鼠Xist对应到XIC区域。

X灭活中心

Therman等(1974)提出非活性X染色体的凝结发生在着丝粒附近X染色体长臂的中心(基因座)附近。他们基于以下观察结果:(1)假定中心重复的X染色体异常具有两部分Barr体,并且(2)没有自信地鉴定出X短臂同型染色体(Xpi)。他们认为Xpi具有致命性,因为该细胞没有剂量补偿方法。通过在小鼠中演示名为Xce(300074)的基因座,使人中这种基因座的存在变得合理。

Mattei等人对5个涉及X染色体的结构异常案例进行了研究(1981)得出结论,X染色体仅具有1个失活中心,该失活中心可能位于Xq11.2和Xq21.1之间。

Flejter等(1984)发现有丝分裂中期染色体弯曲的最常见部位是Xq13.3-q21.1。在63,46,XX个细胞的X染色体对中的1个成员中观察到此现象,在46,XY细胞中仅观察到2%。RBG染色显示该特定的弯曲仅限于冻融的X染色体。通过研究来自9位具有不同X染色体异常的受试者的细胞,证实了对正常人细胞的观察。注意到“的巴尔体缩合中心”已被定位于该段Xq11.2-q21.1(Therman等人(1974年,1979年); 。马泰等人,1981),Flejter等(1984)这表明高度特定的弯曲是冷凝过程的可见表现。它可能代表非活动X的第一个折叠的部分和最后一个展开的部分。继续进行这项工作,Flejter等人(1986)认为,与失活相关的折叠可能有助于鉴定失活的X并在其他哺乳动物物种中定位失活中心。他们发现检查的所有9种灵长类动物都表达了这种折叠。在大多数情况下,该折叠是在与人Xq13-q21同源的条带上。

通过研究在含有重排染色体的体细胞杂种中X染色体的失活,Brown and Willard(1989)将人类X失活中心(由XIC表示)的区域化为Xq13。布朗等(1991)定义了能够被灭活的结构异常X染色体重叠的最小区域。结果与在Xq13染色体上调用单个XIC的模型一致。定位于该区域的标记之一是XIST基因,该基因从无活性但无活性的X染色体中特异性表达。

细胞遗传学分析表明,Xq11.2-q21区保留在所有结构异常的X染色体中。从这些观察得出结论,该“关键区域”包含控制X失活的基因座。没有X灭活中心的结构异常X染色体将允许对X染色体上的基因进行正切,二体或三体切割-可能是无效状态。Pettigrew等(1991)研究了一名患有原发性闭经和特纳综合征特征的28岁妇女,该妇女具有涉及Xp的等中心染色体。高分辨率染色体分析表明,长臂断裂位于Xq13.2。DNA分析证实等位基因染色体的断点位于PGK1的近端,PGK1位于Xq13。

▼ 基因功能
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凯等(1993年)表明,Xist表达在小鼠发育中的发生先于X染色体失活,这表明它可能是X失活的原因而不仅仅是其结果。最早的Xist表达存在于桑ula壳和胚泡中,导致父Xist等位基因的特异性表达。因此,印记可能是滋养外胚层父本X非随机失活的原因。当随机X失活发生时,在气化前不久,Xist表达上的印迹消失了。

与小鼠Xist基因仅从无活性的X染色体表达的事实相一致,Norris等(1994)结果表明,在体细胞组织中,活跃X染色体上的沉默Xist等位基因的5个主要末端完全被甲基化,而无效X上表达的等位基因则完全未被甲基化。在经历印记的父亲Xist表达和印记的X灭活的组织中,父亲Xist等位基因未甲基化,而沉默的母亲等位基因则完全甲基化。在雄性种系中,减数分裂开始时Xist的发育受到调节的去甲基化,并保留在成熟的精子中。这可能是父亲Xist等位基因印迹表达的原因。甲基化在Xist表达控制中的作用得到了以下发现的进一步支持:在X灭活的起始过程中,在分化小鼠胚胎干细胞中,

Torchia等(1994年)使用FISH检查X染色体上基因座的早期复制与晚期复制以及基因活性与晚期复制之间的关系。有活性的常染色体基因倾向于早期复制,而无活性的基因则更容易复制,并经常在以后复制。在所用的测定中,未复制的基因座以单个杂交信号为特征,而复制的基因座以双峰杂交信号为特征。双峰的百分比用作S期复制的相对时间的量度。Torchia等(1994年)得出结论,男性XIST基因的沉默与基因座的后期复制有关,而基因座在雌性细胞的2个X染色体中异步复制。FMR1基因座的扩展(309550)在脆弱的X雄性中(请参见300624)导致后期复制。VIII因子的基因(300841)在正常和脆弱的X雄性中都较晚复制,并且几乎同时在雌性的X活跃和非活跃X染色体上复制,这与该基因在分析组织中的失活相一致。

汉森等(1995年)提出的数据与Torchia等人的结论直接相反(1994)。他们证明了在相同细胞类型(即人成纤维细胞)中,XIST在活性X上的早期复制和非活性X上的晚期复制。他们认为,这种差异可以用基于FISH的方法的间接性质来解释,该方法容易出错,因为某些基因座在复制后不会分离,因此似乎是不重复的,而且转录的基因座会产生假当使用与新生转录本杂交的基因组探针时,双链体(复制的)信号发生(Hansen和Gartler,1997)。

在Penny等人的实验之前,间接证据仅支持Xist基因在X染色体失活中作为主要调控开关位点的作用(1996年),他通过Xist基因靶向小鼠胚胎干(ES)细胞提供了直接的证据。他们的结果为X染色体失活过程中Xist的绝对需求提供了证据。当XX染色体的ES细胞保持未分化状态时,两个X染色体均保持活性,Xist的表达水平非常低。但是,当允许它们分化时,X失活发生,Xist表达显着增加。竹enny等(1996)敲除包括第一个Xist外显子在内的7 kb DNA,并证明这破坏了该基因的活性。当允许对Xist和其他X连锁基因的可区分等位基因杂合的ES细胞分化时,发生X灭活,这是由异步复制的染色体所证实的,但是只有不携带敲除的X才被灭活。竹enny等(1996)结论是,计数机制仍能识别Xic等位基因无效的XIC。可以选择法线或基因敲除X使其保持活跃,这取决于它们携带的不同Xce等位基因;如果敲除的X被选择保持激活,则其他X通常会失活;但是如果选择了正常的X,则敲除X不会变得无效,然后该细胞具有2条活跃的X染色体。作者还研究了Xist基因敲除在体内对嵌合小鼠胚胎的影响,该嵌合小鼠胚胎是通过将携带基因敲除的ES细胞与正常的8细胞胚胎聚合而制成的。同样,计数机制起作用并且发生X灭活,并且仅具有正常Xist等位基因的X再次失活。与ES细胞相比,没有证据表明两个X染色体都活跃的细胞,这一观察与早期工作一致,表明具有过量X染色体活性的细胞可通过细胞选择迅速消除。因此,竹enny等(1996)提供了明确的证据,即小鼠体内Xist的转录是使灭活沿着携带它的X染色体扩散所必需的。

Lyon(1996)评论说Penny等人的实验(1996)指出,XIC的计数和扩散功能在一定程度上是分开的。她建议计数可能是仅在以太坊中发现的后来的进化发展。Lyon(1996)指出,扩散是一个长距离过程,显然可以在兆碱基上起作用,但是由于某些基因逃避了灭活作用,因此具有某种形式的局部响应。她还指出,在已经发生X灭活的细胞中,XIST基因的丢失不会引起再激活。因此,XIST在成人组织中表达的意义尚不清楚。Migeon等(1996)提供了人类孤立计数机制的证据。

Lee和Lu(1999)在雌性和雄性小鼠细胞中创建了Tsix基因的靶向缺失(300181)。尽管缺少Tsix RNA,但X染色体计数仍保持不变:雌性细胞仍然灭活1 X,而雄性细胞则阻止X灭活。但是,杂合的雌性细胞表现出偏倚的Xist表达和突变体X的主要非随机失活。突变体X阻止Xist积累的能力受到损害。作者得出的结论是,Tsix可顺式调节Xist并决定X染色体的选择,而不会影响沉默。因此,计数,选择​​和沉默在基因上是可分离的。在XX和XY细胞中的对比作用表明,在选择活跃和不活跃的X染色体时会涉及到负因素和正因素。

在小鼠植入前的发育过程中,来自父系遗传等位基因的Xist基因的排他性表达被认为在正在发育的雌性胚胎的胚外细胞谱系中父系遗传X染色体的失活中起作用。优先的父本X失活也发生在孕早期的人滋养层细胞中(Goto等,1997),这种情况一直持续到出生,直到在足月胎盘中可以证明优先的父本X失活(Harrison,1989)。丹尼尔斯等(1997)确定人类植入前胚胎中XIST表达的模式是否与父亲X失活类似相关。他们开发了对单个细胞敏感的程序,用于同时使用人成纤维细胞同时分析XIST和HPRT表达以及性别。将这些程序应用于通过体外受精获得的人类卵裂期胚胎,发现XIST表达模式与小鼠不同。XIST基因的转录本最早可在1细胞合子中检测到,并且效率不断提高,直至植入前发育的8细胞阶段。另外,在雄性(因此来自母体遗传的等位基因)和雌性植入前胚胎中均检测到XIST的转录物。雷等(1997)同样发现XIST基因在人类植入前胚胎中从5到10个细胞阶段开始表达,与其在失活起始中的作用一致。他们还发现,与小鼠相反,在雄性和雌性胚胎中均检测到转录本,这表明雄性胚胎X(M)Y的母系来源X染色体表达了XIST表达。Brown和Robinson(1997)讨论了这种小鼠/人类悖论。

Panning等(1997)证明在雌性小鼠ES细胞X失活之前,两个活跃的X染色体都检测到了低水平的Xist表达。从雄性小鼠ES细胞的单个活动X染色体检测到类似的低水平表达。分化后,仅在非活动的X染色体中发生高水平Xist表达。分化雌性细胞从失活的X染色体增加的Xist表达,在有源X.沉默低水平的Xist表达从低电平到高电平的Xist表达的过渡之前,在无效X.通过的Xist转录物的稳定化达到摇摄等(1997)提示Xist表达的这些发育调节变化受几种不同的机制调控:使Xist转录本稳定在非活性X的因子,阻碍活性X稳定的活性以及使低水平Xist表达与活性沉默的机制X。

为了理解XIST基因的转录调控,Hendrich等(1997)确定并表征了人类XIST启动子和2个重复的DNA元件,它们调节启动子的活性。如报告基因基因构建所确定,XIST最小启动子在人的雄性和雌性细胞系以及转基因小鼠中具有高水平的组成型活性。启动子活性在体外依赖于常见转录因子SP1(189906),YY1(600013)和TBP(600075)的结合)。作者进一步确定了2个影响报告基因活性的顺式重复DNA序列。包含一组位于XIST的5个引物末端的高度保守的重复序列的DNA片段在瞬时转染的细胞系中刺激了3倍的报道分子活性。另外,在瞬时转染测定中,位于XIST启动子上游25 kb的450 bp交替的嘌呤-嘧啶重复序列可部分抑制启动子活性约70%。亨德里希等(1997年)得出结论,XIST启动子具有组成性活性,X灭活过程中的关键步骤必须涉及通过与最小启动子外的序列相互作用和/或识别的因子,使XIST在活性X染色体上沉默。

为了表征Xist基因中对X染色体失活重要的功能元件,Clerc和Avner(1998)创建了一个删除序列,将3-prime延伸至小鼠Xist的外显子6。在未分化的小鼠ES细胞中,来自缺失的X染色体的Xist表达显着降低。在包含1条缺失的X染色体的分化XX小鼠ES细胞中,X灭活过程仍然发生,但从未从未突变的X染色体开始。在本质上是XO的分化小鼠ES细胞中,即使没有其他Xic,突变的Xic也能够启动X灭活。这些结果证明了Xist外显子6的3-prime区域在计数过程中的作用,并表明计数是由阻止二倍体细胞中单个X染色体失活的抑制机制介导的。Carrel和Willard(1998)讨论了实验的意义。Clerc and Avner(1998)并用图表展示了3种通用模型,这些模型提出了X灭活的启动以及X染色体的活跃和失活的建立。

约翰斯顿等(1998)显示鼠Xist基因的交替启动子使用导致明显的稳定和不稳定的RNA亚型。不稳定的Xist转录物从新的上游启动子(P0)开始,而稳定的Xist RNA从先前鉴定的启动子(P1)和新的下游启动子(P2)转录。对经历X灭活的细胞的分析表明,发育受调控的启动子开关介导了Xist RNA在失活X染色体上的稳定和积累。

为了检验Johnston等人的假设(1998),Warshawsky等(1999)检查了小鼠Xist转基因缺乏P0但保留P1时产生的Xist RNA的表达和半衰期。他们证实了先前的发现,即P0对于未分化细胞中的Xist表达是必不可少的,并且P1可以用于未分化细胞和分化细胞中。他们表明,从P1起始的Xist RNA不稳定且不会积累。进一步的分析表明,P0处的转录边界不代表独特的Xist同工型的5个引物末端。相反,P0是由高度表达的核糖体蛋白S12基因(RPS12;603660)的假基因引起的交叉扩增产物)。使用链特异性技术,他们发现P1上游的转录源自与Xist相反的DNA链,并代表反义Tsix RNA(300181)的3-prime末端。因此,他们的数据不支持P0启动子的存在,并表明除切换功能不同的启动子外的其他机制还可以控制Xist的上调。

Duthie等(1999年)使用FISH分析研究了啮齿动物Xist RNA与中期非活性X染色体的关联。Xist转录本以离散的带状模式专门定位于非活性X上的非异染色质域。Duthie等(1999)提出Xist RNA谱带模式的缺口与后期复制的G暗谱带的位置有关。使用X-常染色体重排,Duthie等(1999)证明Xist RNA与X染色质的结合比与顺式常染色体的物质结合更有效。

为了研究X灭活的启动,Wutz和Jaenisch(2000)产生了全长小鼠Xist cDNA转基因和诱导型表达系统,该系统有助于在ES细胞和分化的培养物中控制Xist的表达。在ES细胞中,转基因Xist RNA稳定并引起顺式的长距离转录抑制。抑制是可逆的,并且依赖于ES细胞中持续的Xist表达和早期ES细胞的分化。通过72小时的分化,灭活变得不可逆且孤立于Xist。分化后,常染色体转基因不影响计数,但转基因Xist RNA诱导晚期复制和组蛋白H4过度乙酰化。Xist必须在分化后的48小时内激活才能实现沉默,这表明Xist的可逆性抑制是必需的启动步骤,该步骤可能在雌性细胞正常X灭活期间发生。

Xist RNA覆盖X染色体是小鼠X失活的重要触发因素。Heard等(2001)报道,在Xist RNA涂层后和X连锁基因的转录失活之前,无活性的小鼠X染色体上的组蛋白H3的lys9的甲基化(见602810)。X染色体H3-lys9甲基化发生在与H3-lys9低乙酰化和H3-lys4低甲基化相同的时间范围内。因此,组蛋白H3修饰代表X灭活期间最早的染色质变化。作者还确定了Xist的H3-lys9甲基化5-prime的独特“热点”,并提出这是Xist RNA依赖的H3-lys9甲基化沿X染色体失活扩散的成核中心。

Gartler和Riggs(1983)提出了“助推器”元件或“路站”的概念,它们集中在X灭活中心和整个X染色体的其他位置。在他们的模型中,由Riggs(1990)进行了扩展,这些元素的独特组织起到了放大和遗传X灭活信号沿染色体整个长度的作用。Lyon(1998)提出了长穿插的重复元素1或L1(例如151626)),作为这些“助推器”元素的候选者。L1元件是在人类基因组中具有活性成员的哺乳动物特异性逆转座子。里昂的“重复假设”主要基于2个观察结果。首先,使用L1重复元件作为探针在人和小鼠中进行的FISH研究表明,每个物种的X染色体比常染色体杂交的强度更高,因此推测富含这些元素。其次,她对小鼠X常染色体易位数据的重新检查表明,X灭活信号的遗传失败通常与缺乏L1元素的细胞遗传学带有关。

使用从人类基因组计划(Bailey等人)收集的数据(2000年)为了更精确地研究L1沿X染色体的分布模式,以将该模式与其在人类常染色体中的分布进行比较,并确定其非随机组织是否与已知的X灭活生物学相一致。他们提供的数据表明,人X染色体的L1成分与人常染色体的L1成分基本不同。人类X染色体的L1重复元素富集了2倍,而活动少于1亿年前的L1元素的有限子集的富集程度最大。X染色体的区域分析表明,这些元素的最显着聚集在Xq13-q21(X失活的中心)中。与包含经受X灭活的基因的X染色体区段相比,携带逃避灭活的基因的基因组区段的L1含量显着降低,从而为X灭活和L1含量之间的关联提供了进一步的支持。L1分布在X染色体上的这些非随机特性提供了有力的证据,表明L1元素可以作为DNA信号沿染色体遗传X灭活。

Eggan等(2000)研究了克隆的小鼠胚胎中的X失活。两个X染色体在切割克隆的胚胎过程中均具有活性,随后在胚胎本身中随机X灭活。在滋养外胚层中,X灭活是非随机的,选择体供体的灭活X进行灭活。当使用具有2条活跃X染色体的雌性胚胎干细胞作为供体时,在滋养外胚层和胚胎中发现X随机失活。Eggan等(2000)得出的结论是,这些结果表明,克隆过程中可以去除或重建X染色体上的表观遗传标记,并且配子发生过程中施加在X染色体上的表观遗传标记在功能上等同于体细胞X灭活过程中施加在染色体上的标记。

松井等(2001年)为了研究Xist / Tsix表达的控制沉默小鼠的整个X染色体,使用了RNA荧光技术在孤雌生殖胚胎中进行了研究。父系来源的Xist等位基因从4细胞阶段开始在胚胎的每个细胞中高表达,而与二倍体细胞中X染色体的数量无关。在非成纤维细胞中高水平的Xist转录得以维持,最终导致Xp(父系X)失活,而在Xp0(缺少父系X)胚胎中,胚泡阶段被终止于胚泡期,这可能是由于计算了在桑ula /胚泡阶段出现的细胞。Xist在XmXp和XmXmXp胚胎的表皮细胞中也下调,使X灭活变得随机。在上皮细胞中 计数和随机选择未来的非活跃X染色体后,Xist似乎被上调。尽管母体Xist等位基因在植入前从未在受精胚胎中激活,但某些孤雌生殖胚胎在一部分细胞中显示Xist上调。松井等(2001年)建议,啮齿动物非成纤维细胞组织中的印迹X失活可能源自随机的X失活系统。

Beletskii等使用雄性和雌性小鼠真皮成纤维细胞和多肽核酸干扰图谱(2001年)表征Xist绑定和X灭活。他们确定,与Xist第一个外显子的独特重复区域互补的单个19 bp序列完全消除了Xist与X染色体的结合,并阻止了X灭活。抑制序列的引入也干扰了灭活的X染色体与大组蛋白H2a的缔合(参见613499)。

Chao等(2002)确定绝缘子和转录因子Ctcf(604167)作为小鼠X染色体选择的候选反式作用因子。选择/印迹中心包含串联的Ctcf结合位点,在增强子阻断试验中起作用。体外结合会因CpG甲基化而减少,而由于包含非CpG甲基化而被废止。Chao等(2002年)假设Tsix和Ctcf一起为X灭活建立了可调节的表观遗传开关。鼠Tsix包含40个以上的Ctcf图案,人的序列具有10个以上。

霍尔等(2002年)研究了4种表达异位人类XIST的成年雄性HT-1080纤维肉瘤细胞系,并证明了这些分化后细胞可以在任何正常的发育环境之外进行染色体失活。所有4个克隆系均以不同程度且具有可变的稳定性灭活了含转基因的常染色体。结果表明,一些分化后的细胞系能够从头进行染色体灭活。但是,常染色体灭活的长期保留并不常见,这表明常染色体灭活可能会带来选择性的不利条件。

Ganesan等(2002)发现,BRCA1(113705)与女性体细胞中Xi上无活性X染色体(Xi)的标记共定位,并与XIST RNA相关,如染色质免疫沉淀法所检测。缺乏BRCA1的乳腺癌和卵巢癌细胞显示出Xi染色质结构缺陷的证据。用野生型BRCA1重建BRCA1缺陷细胞会导致XIST RNA局部染色,而不会改变XIST的丰度。在合适的报道基因系中抑制BRCA1合成导致原本沉默的位于Xi的GFP转基因的表达增加。这些观察结果表明,雌性细胞中BRCA1的丢失可能导致Xi扰动及其沉默状态的不稳定。

为了阐明染色体结合和沉默所必需的Xist RNA序列,Wutz等(2002年)在小鼠胚胎干细胞中使用了一种可诱导的Xist表达系统,该系统概括了远程染色体沉默。他们表明,Xist RNA的染色体缔合和扩散可以通过特异性突变与沉默功能分开。沉默需要位于Xist 5个引物末端的保守重复序列。删除该元件会导致Xist RNA仍与染色质结合并在染色体上扩散,但不影响转录抑制。Xist RNA与染色质的缔合是由功能上相互配合的冗余序列介导的,这些冗余序列协同作用并分散在Xist的其余部分中,但几乎没有同源性。

Huynh and Lee(2003)发现,在小鼠中,一个X染色体在合子基因激活(2-细胞阶段)时已经沉默。该X染色体起源于父系,表现出沉默梯度。靠近X灭活中心的基因显示出最大程度的灭活,而更多的远端基因显示出可变的灭活并且可以部分逃避沉默。植入后,胚外组织中的印迹沉默变得全球化并在逐个基因的基础上变得更加完整。Huynh和Lee(2003)提出,他们的研究结果表明XX胚胎实际上在X染色体的大部分区域受孕时剂量补偿,并提出印迹X失活是由于父系种系中预灭活的X染色体的遗传所致。

普拉斯等(2003年)证明了Eed(605984)-Ezh2(601573)复合物向非活动X染色体的短暂募集发生在胚胎外和胚胎小鼠细胞X失活的起始过程中,并伴随着lys27(H3- K27)。非活性X上复合物和甲基化的募集取决于Xist RNA,但与其沉默功能无关。Plath等(2003年)得出的结论是,将它们加在一起,他们的结果表明Eed-Ezh2介导的H3-K27甲基化在印迹和随机X失活的起始过程中发挥了作用,并证明H3-K27甲基化不足以使非活性X沉默。

通过PCR分析,Chow等(2003年)确定了截断的XIST转录本,在人类女性体细胞和人类男性N-Tera2D1多能胚胎癌细胞中表达的水平要低得多。N-Tera2D1细胞(但不包括男性或女性人类体细胞)也以与截短的XIST转录本大致相同的水平表达反义转录本。N-Tera2D1细胞中XIST的半衰期与雌性体细胞中XIST的半衰期大致相同,这表明反义转录本不能调节XIST的稳定性。雌性体细胞,而不是N-Tera2D1或雄性体细胞,表达的下游反义转录物与XIST的3个引物外显子不重叠,但位于XIST的核内。ENOX基因(NCRNA00183; 300832位于XIST上游约90 kb的)在体细胞杂种中从活跃X染色体和非活跃X染色体上均表达出来,从而限制了活跃X染色体上的沉默程度。

在孤立研究中,Mak等人(2004年)和冈本等(2004年)发现,尽管父系X染色体最初是活跃的,但它在分裂之前就已经经历了从分裂阶段开始的印迹失活,这要早于细胞分化。随后在内部细胞团(ICM)的细胞中发生失活状态的逆转,并丧失了表观遗传标记(例如组蛋白修饰和多梳蛋白),这导致了胚胎固有的随机X失活的发生。 。冈本等(2004年)得出结论,他们的观察揭示了小鼠植入前发育过程中X灭活过程的显着可塑性,并强调了ICM在早期胚胎的表观遗传标记的全球重编程中的重要性。

冈本等(2005年)表明位于常染色体上的Xist转基因在小鼠的雄性生殖系中没有经历减数分裂性染色体失活(MSCI),但是当父系遗传时却可以诱导印迹的顺式失活,其动力学与Xp染色体相同。冈本等(2005)提出MSCI对于小鼠印迹X染色体灭活不是必需的。他们还证明了Xp像常染色体一样在合子基因激活时被转录,而不是被“预激活”。冈本等(2005)提出父本Xist基因在合子基因激活时的表达足以触发X染色体或带有Xist转基因的常染色体的顺式失活。

Ma和Strauss(2005)研究了小鼠Xist RNA的短(S)和长(L)形式,它们的3-prime末端不同。他们鉴定了一个单一的S变体,该变体在转录后被聚腺苷酸化,但与其他聚腺苷酸化RNA的不同之处在于,保守的六聚体信号序列在切割/腺苷酸化位点的上游是130个核苷酸而不是10至30个核苷酸,并且该序列的倒数第二个碱基。裂解位点是鸟嘌呤而不是胞嘧啶。马和施特劳斯(2005)确定了几种L变体。没有一个被聚腺苷酸化,但是一些包含基因组编码的腺嘌呤延伸。一种形式包含5串腺嘌呤,另一种形式包含10种腺嘌呤,其他形式则不包含3-prime腺嘌呤。如预期的那样,在源自雄性ES细胞的胚状体中未检测到Xist表达。在雌性ES细胞衍生的胚状体中,具有腺嘌呤延伸的单个L变异体占主导地位,并且只有少量的S形式与雌性胚状体相关。因此,在植入前的胚胎中,大多数Xist转录物是L型。在成年女性的大脑,肾脏,肝脏,心脏,脾脏,肺和肌肉中,L和S形式的含量相似。成年女性体细胞组织中似乎存在5种不同类型的L转录本。

徐等(2006年)表明,在小鼠胚胎干细胞中,染色体间配对介导X染色体之间的通讯,以调节X的失活并确保相互排斥的沉默。配对在X灭活开始时短暂发生,并且特定于X灭活中心。删除Xite(300074)和Tsix(300181)会扰乱配对和计数/选择,而它们的常染色体插入会导致从头进行X染色体常染色体配对。异位X-常染色体相互作用抑制内源性XX配对并阻止X-染色体失活的启动。因此,Tsix和Xite在顺式和反式中均起作用。徐等(2006)提出Tsix和Xite通过XX配对来调节计数和互斥选择。

使用3维荧光原位杂交分析,Bacher等(2006年)表明,在X灭活之前,2个X灭活中心(Xics)在小鼠雌性胚胎干细胞分化过程中瞬时共定位。Bacher等人使用能够印迹但不能随机X灭活的Xic转基因和破坏随机X灭活的Xic缺失(2006)证明,Xic共定位与随机X灭活中的Xic功能有关。Xics的瞬时相互作用都需要长距离序列和产生针对Xist的反义转录物的Tsix元素。Bacher等(2006年) 提出了Xics的瞬时共定位可能对于细胞确定Xic数并确保X灭活的正确启动是必要的。

Augui等(2007年)发现Xic上游数百公里处的Xic小鼠的一部分在X灭活开始之前将2个Xic聚集在一起。该区域甚至可以作为异位单拷贝转基因自主地驱动Xic相互作用。强烈反对将其引入雄性胚胎干细胞,这与反式激活Xist的可能作用一致。Augui等(2007)提出由Xic的这个新颖的X配对区域驱动的同源关联使细胞能够感觉到存在1个以上的X染色体并协调相互的Xist / Tsix表达。

周等(2007)使用了一种诱导系统在人类细胞系中异位表达XIST。XIST整合到雄性HT1080纤维肉瘤细胞的3号染色体中。XIST在诱导时形成了较大的核灶,但并未覆盖整个染色体。XIST表达与激活的组蛋白标记的丢失和报告基因的表达被压抑相符,但是没有抑制性H3K9或H3K27甲基化的积累。突变分析显示,与小鼠一致,XIST定位和沉默仅需5个10kb的XIST即可。但是,与小鼠不同的是,在该5个主要区域内删除A重复序列可消除基因沉默,但不会消除Xist积累,而在人类XIST中删除A重复序列会导致基因沉默和XIST积累的丧失。周等(2007年)得出的结论是,小鼠和人类XIST表现出一些差异化特征,并且抑制性组蛋白标记的积累对于人类细胞中XIST依赖性基因沉默而言不是必需的。

小川等(2008)报道了鼠Xist和Tsix在体内形成了双链体。在X染色体失活期间,将双链体加工成小RNA,最有可能以Dicer(606241)依赖的方式在活性X染色体上。删除Dicer会损害小RNA的产生,并抑制Xist。此外,如果没有Dicer,Xist RNA不会积聚,并且在非活性X中阻止组蛋白H3赖氨酸27三甲基化。这些缺陷可通过截短Tsix得以部分挽救。因此,小川等(2008年)得出结论,X染色体失活和RNA干扰相交,下调活跃X染色体上的Xist并在非活跃X染色体上遗传沉默。

在小鼠胚胎发生过程中,雌性胚泡多能性内细胞团中印迹的X染色体失活的恢复是通过抑制父系X染色体的Xist引发的。Navarro等(2008)报道了支持多能性的关键因素——Nanog(607937),Oct3 / 4(164177)和Sox2(184429)-结合在未分化ES细胞的Xist内含子1内。在没有任何明显的Oct3 / 4和Sox2结合修饰的情况下,Nanog-null ES细胞显示出Xist的可逆性和中度上调,而从Xist内含子1释放的所有3种因子则导致Xist RNA的快速异位积累。Navarro等(2008年) 结论认为,多能性的3个主要遗传因素共同抑制Xist,从而使X失活重编程与小鼠胚胎发生过程中多能性的控制耦合。

范登伯格等(2009年)使用来自体外受精处理的冷冻保存的和多余的胚胎来研究植入前人类胚胎的X失活。雌性胚胎在8细胞阶段对XIST呈点状FISH染色,并且在桑ula和胚泡晚期,信号逐渐积累在X染色体的1个染色体上。少数雄性胚胎仅在桑ula期才显示出点状XIST染色。X染色体至少部分被XIST覆盖的区域在转录上是沉默的,这表明X失活和剂量补偿始于植入前女性人类胚胎。人的卵丘细胞,羊膜细胞和植入前胚泡的Barr体对macroH2A和三甲基化的H3K27呈阳性,这表明一旦XIST覆盖了X染色体,诱导表观遗传变化,导致X染色体失活。这些变化的顺序类似于在小鼠植入前的胚胎和ES细胞中观察到的顺序,尽管XIST的表达在人类中的发生晚于小鼠,这与每种物种中胚胎基因组激活的时间相对应。

在小鼠中,由于Xist的印记表达,在早期胚胎发生过程中,父亲X染色体沉默了。父本X染色体失活(XCI)在胚泡的内部细胞团中反转,随后随机XCI在上皮细胞中发生。冈本等(2011年)研究表明,其他以太坊哺乳动物具有不同的启动XCI的策略。在兔子和人类中,Xist同源物不受印迹,XCI的产生要晚于小鼠。此外,即使在内部细胞团中,在很大比例的兔和人类胚胎细胞中,Xist在两个X染色体上均上调。在兔子中,这会触发某些细胞的两个X染色体上的XCI。在人类中,尽管XIST上调,但全染色体XCI甚至没有在胚泡期启动。与小鼠不同,在兔子和人类中,哪个X染色体最终将变为非活性状态的选择发生在Xist上调的下游。冈本等(2011年)结论是,他们的研究证明了XCI调控的显着多样性,并强调了哺乳动物之间在早期胚胎发生期间在剂量补偿要求方面的差异。

Jeon和Lee(2011)使用雌性小鼠胚胎成纤维细胞,发现Xist需要Yy1才能在Xi上进行定位和积累。击倒Yy1导致Xist远离Xi扩散,但没有导致Xist降解。Jeon and Lee(2011)确定Yy1通过结合Xist基因和Xist RNA中的不同核酸基序将Xist锚定到DNA。在Xist基因中,一组Yy1结合位点对应于Xist结合和X失活的成核中心。在Xist RNA中,Yy1结合了一个保守的富含C的元素,该元素重复了14次。Jeon和Lee(2011)得出结论,YY1是一种多功能蛋白,对Xist与Xi的对接至关重要。

Gontan等(2012)确定多能性因子REX1(614572)是RNF12(300379)在X染色体失活机制中的关键靶标。小鼠Rnf12引起Rex1泛素化和蛋白酶体降解,而敲除Rnf12的小鼠胚胎干细胞显示Rex1水平升高。使用染色质免疫沉淀测序,在小鼠Xist和Tsix调控区中检测到Rex1结合位点。Rex1在女性胚胎干细胞中的过表达抑制Xist转录和X染色体失活,而男性Rex1 +/-胚胎干细胞则显示异位X染色体失活。由此看来,Gontan等人(2012年)提出RNF12通过剂量依赖性催化引起REX1分解,从而代表了引发X染色体失活的重要途径。REX1和XIST仅存在于胎盘哺乳动物中,这表明这2个基因和X染色体失活共同进化。

江等(2013年)测试了一个概念,即通过操纵单个基因XIST可以纠正额外染色体上的基因失衡。使用锌指核酸酶进行基因组编辑,Jiang等(2013)插入的大诱导XIST转基因引入所述DYRK1A(600855)21号染色体上唐氏综合征基因座(190685)多能干细胞。XIST非编码RNA覆盖21号染色体,并触发稳定的异染色质修饰,全染色体转录沉默和DNA甲基化,形成“ 21号巴尔巴尔体”。这提供了一个研究人类染色体失活的模型,并创建了一个系统来研究21号三体症的基因组表达变化和细胞病理,而没有遗传和表观遗传学噪声。值得注意的是,在沉默1号染色体后,增殖和神经玫瑰花结的形成缺陷会迅速逆转(2013年)表明,他们成功的体外三体性沉默超越了向染色体治疗潜在发展迈出的主要第一步。

Engreitz等(2013)研究了Xist LncRNA在X染色体失活(XCI)过程中的定位机制,这是LncRNA介导的染色质调控的范例。在维护XCI的过程中,Xist在X染色体上广泛结合。在XCI的启动过程中,Xist最初会转移到X染色体上未由特定序列定义的远端区域。相反,Xist通过利用X染色体的3维构象来识别这些区域。Xist要求其沉默域分布在活跃转录的区域中,从而进入整个染色体。Engreitz等(2013年) 得出结论,他们的发现提出了一种模型,其中Xist通过搜索3维,修改染色体结构并扩展到新近可访问的位置来覆盖X染色体。

西蒙等(2013年)使用CHART-seq(通过深度测序对RNA靶进行捕获杂交分析)生成了在整个发育过程中X染色体上XIST结合的高分辨率图。在经历从头开始的XCI的雌性细胞中,XIST遵循两步机制,首先靶向富含基因的岛,然后扩散到介于中间的缺乏基因的域。XIST从逃避XCI但可能集中在逃逸者边界附近的基因中耗尽。XIST绑定与Polycomb阻抑复合物2(PRC2;请参见601674)密度和H3K27me3,表示XIST和PRC2的交换。有趣的是,当XIST从XCI后细胞中的非活性X急剧剥离时,XIST会在数小时而不是几天的时间范围内,在富含基因和基因贫乏的域中迅速恢复,这表明先前已启动的非活性X染色质状态。西蒙等(2013年)得出结论,XIST遗传采取不同的阶段特定形式。在最初建立过程中,XIST遵循两步机制,但是在维护过程中,XIST迅速遗传到基因丰富和基因贫乏的区域。

使用定量质谱,McHugh等(2015年)开发了一种从细胞中纯化lncRNA并鉴定与其直接相互作用的蛋白质的方法。作者确定特异性关联与XIST,其中3,SHARP(10个蛋白613484),SAFA(602869),和LBR(600024),需要用于XIST介导的转录沉默。McHugh等(2015)表明,SHARP,其与SMRT(相互作用600848)辅阻遏物,其激活HDAC3(605166),不仅是沉默必需的,但也需要POLR2排除(180660)来自无效X。沉默和POLR2排除也需要SMRT和HDAC3。除了沉默转录外,XIST介导的跨X染色体的PRC2募集还需要SHARP和HDAC3。McHugh等(2015年)得出的结论是,XIST通过与SHARP直接相互作用,募集SMRT,激活HDAC3和使组蛋白脱乙酰基以在整个X染色体上排除POLR2来沉默转录。

Chen等(2016年)表明Xist与核纤层的必不可少的部分Lamin B受体(LBR)直接相互作用,并且这种相互作用是Xist介导的沉默所必需的,方法是将非活性X募集到核纤层,这使得Xist能够通过X遗传到活跃转录的基因。Chen 等(2016年)得出结论,叶片募集改变了DNA的3D结构,使Xist及其沉默蛋白能够在X上遗传,从而使转录沉默。Wang等(2017)指出,他们的分析表明Chen等人在Xist中删除了LBR结合位点(2016年)研究Xist-LBR相互作用对Xist介导的转录沉默的影响,实际上是一种反演,因此Chen等人得出的结论(2016)无效。Chen等(2017)回答说,实验中使用的细胞确实含有适当的缺失,混淆是由实验中使用的DNA探针引起的,并且它们的结论在任何情况下都不会改变。

Minajigi等(2015年)开发了一种以RNA为中心的蛋白质组学方法,称为iDRiP(直接RNA相互作用蛋白的鉴定)。他们使用iDRiP在Xist交互组中鉴定出80至200种蛋白质。相互作用物分为几个功能类别,包括内聚力,凝缩蛋白,拓扑异构酶,RNA解旋酶,染色质重塑剂,组蛋白修饰剂,DNA甲基转移酶,核骨架因子和核基质蛋白。作者发现,虽然Xist吸引了非活性X的阻遏复合物,但它却积极地排斥了诸如非活性X的粘着蛋白等染色体结构因子。作者发现,在野生型细胞中,活性X的特征在于约112个拓扑相关结构域,而非活性X X个2兆域。

Patil等(2016)证明,在人类细胞中,XIST被至少78个N6-甲基腺苷(m6A)残基高度甲基化。没有证明在长的非编码RNA中m6A的功能。Patil等(2016)显示XIST以及细胞mRNA中的m6A形成是由RNA结合基序蛋白15(RBM15; 606077)及其旁系同源蛋白RBM15B(612602)介导的,后者结合了m6A甲基化复合物并募集它到RNA中的特定位点。这导致相邻的m6A共有基序中的腺苷核苷酸甲基化。此外,Patil等(2016)显示,敲低RBM15和RBM15B,或敲低METTL3(612472)(一种m6A甲基转移酶)会削弱XIST介导的基因沉默。对m6A结合蛋白的系统比较表明,YTHDC1优先识别XIST上的m6A残基,并且是XIST功能所必需的。此外,将YTHDC1人工绑定到XIST可在丢失m6A后挽救XIST介导的沉默。这些数据揭示了XIST介导的转录抑制所需的m6A形成和识别途径。

评论

Willard(1996)回顾了X灭活中心以及XIST在X染色体灭活中的作用。

Boumil和Lee(2001)回顾了Xist和Tsix在X灭活中的作用。

Romito和Rougeulle(2011)在对Xi在哺乳动物中的进化的评论中指出,人类和小鼠对XIST表达的控制存在若干差异,包括XIST和TSIX之间的结构和调控关系以及差异XIST印迹。

▼ 分子遗传学
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家族偏斜X灭活

尽管通常认为X灭活的启动是随机的,但在给定的细胞中X染色体中的任何一个都将成为X灭活的可能性相同(50:50),但是观察到X灭活的细胞比例有显着变化在Xce基因座的等位基因杂合子的小鼠中,以及在该种群中的正常人类雌性中;参见家族偏斜X灭活(300087)。多个雌性显示出极度偏斜的失活模式的家庭被认为反映了对X失活过程的可能遗传影响,这些失活模式在普通人群中很少出现。Plenge等(1997)报告了罕见的C到G转换突变(314670.0001)在XIST最小启动子中,该启动子既支持来自2个无关家族的9位女性的两条X染色体之间的表观遗传和功能差异。所有雌性均表现出携带突变的X染色体优先失活,表明XIST表达调控的改变与X染色体失活之间存在关联。Migeon(1998)指出,这些人的失活程度从极度到极小程度甚至没有。此外,两个谱系中的一些人在没有XIST突变的情况下均显示出倾斜。

为了确认-43C-G突变与偏斜的X失活之间的关联,Pereira和Zatz(1999)分析了女性样本中XIST基因的这种突变,这些女性的血液中X偏斜的失活模式均为80:20至100:0。这些妇女是32名Duchenne / Becker(DMD / BMD)肌营养不良症携带者和34名正常女性对照,选自评估X灭活状态的大量样本(Sumita等,1998)。在DMD / BMD携带者中,有2例具有肌营养不良的临床体征。分析的66位女性中没有一个具有-43C-G突变。

Pugacheva等(2005)指出,XIST启动子中的家族性-43C-G突变导致X染色体失活向杂合雌性的失活X染色体倾斜,而主要在活跃X染色体中发现的-43C-A突变导致相反的变化。倾斜模式。两种变异都表明存在可能与偏斜模式有关的因素。Pugacheva等(2005)将该因素确定为CTCF(604167)。他们发现,小鼠和人类XIST启动子包含1个具有匹配dG-接触的同源CTCF结合序列,在人类XIST中该序列包括CTCF DNase I足迹内的-43位。虽然-43C-A突变废除了CTCF结合,但-43C-G突变通过改变识别突变位点dG接触的识别所需的锌指使用方式,导致CTCF结合效率急剧提高。因此,-43C-G和-43C-A突变的偏斜效应与其对CTCF结合的效应相关。

▼ 细胞遗传学
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环X染色体

人类女性的严重表型,其核型包括小的X环染色体,已被归因于小X环染色体无法失活。Migeon等(1993)提供了令人信服的证据来支持这一建议。他们使用PCR,Southern印迹分析和原位杂交技术,从8位具有多种先天性畸形和严重智力障碍的女性的X环微小染色体中寻找XIST基因座的存在。他们发现有些环缺少XIST基因座,而另一些环则具有与XIST探针同源的序列。然而,在后一组中,根据逆转录-PCR分析,该基因座未表达或表达可忽略不计。由于XIST转录是X染色体失活的指标,因此XIST转录的缺失强烈表明具有严重表型的雌性微小的环X染色体是X染色体失活途径中的突变体,这些环无法失活是造成严重的原因。表型Migeon等,1994)。他们记录发现他们发现了3个X连锁基因座(AR,313700 ; TIMP,305370 ; PHKA1,311870)在2位受试者的环形染色体中表达,表明这些染色体确实活跃。此外,环具有活性染色质(如用乙酰化组蛋白H4标记所示)。明确证据表明这些环代表影响顺式失活的染色体突变,而严重的表型是由于功能性二体性而引起的,该功能性二体性是由于缺乏对环状染色体内存在的基因的剂量补偿所致。另外两个受试者的环状染色体中存在XIST编码序列,这表明仅XIST编码序列可能不足以实现X灭活。这些环形染色体形成的断点可能已经破坏了邻近的调控序列或增强子序列,或者在XIC区域中可能存在第二个XIST转录必需的基因。

特纳等(2000)研究了47个具有45,X / 46,r(X)核型的雌性,发现7个具有XIST阴性环。7名患者中只有1名患有严重的表型。其余6例患者的身体表型与特纳综合征一致。特纳等(2000年)提出了6位患者的严重表型和意想不到的轻度表型的解释。

▼ 演变
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杜雷特等(2006年)表明Xist至少部分地从蛋白质编码基因进化而来,原Xist的蛋白质编码功能丧失与4个侧翼蛋白质基因变成假基因相吻合。此事件发生在有风人和有袋动物之间的分歧之后,这表明剂量补偿的机制在两个谱系中都是孤立发展的。

▼ 动物模型
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为了研究Xist基因产物的功能,Marahrens等(1997)产生的雄性和雌性小鼠在结构基因中带有缺失,但仍具有功能性的Xist启动子。他们发现等位基因突变的雄性正常发育,可育。从母亲那里继承了突变基因的雌性也正常发育,其中野生型父本X在每个细胞中都被完全灭活。但是,在父系X染色体上遗传了突变Xist等位基因的雌性小鼠严重发育迟缓,并在胚胎发生早期死亡。野生型母体X染色体在发育迟缓的胚胎的每个细胞中均无活性,而两条染色体均在突变的雌性滋养细胞中表达,其中印有X灭活的信息。但是,具有父本遗传的Xist突变的XO小鼠是健康的,并且看起来是正常的。Marahrens等(1997)得出结论,突变体雌性的印记致死表型是由于没有2个活跃X染色体的胚外组织能够维持胚胎。结果表明,Xist RNA是女性剂量补偿所必需的,但在精子发生中不起作用。在对Xist的评论中,Solter和Wei(1997)评论道:“在阅读了Marahrens及其同事的论文之后,更加明显的是,尽管在过去的几年中该领域取得了巨大的进步,但X灭活的问题仍然存在。哺乳动物仍然像以往一样复杂而诱人。”

Marahrens等(1998年)创建了具有针对性破坏Xist基因的实验小鼠。Xist基因内部缺失(包括外显子1的一部分并延伸到外显子5)杂合的雌性经历了野生型X染色体的初次非随机灭活。作者得出的结论是,Xist基因不仅在染色质重塑中起作用,而且还包括选择哪个X染色体失活所需的元件。与流行的选择方式观点相冲突,删除所标识的元素在选择机制中起着积极的作用。

Kalantry等(2009年)测试了印记的X染色体失活是否导致遗传性Xp缺失的小鼠胚胎中发生了导致父系X染色体优先失活的印迹X染色体失活。作者发现,在没有父亲Xist的情况下,Xp连锁基因的沉默可以启动。但是,需要Xist来稳定沿父亲X染色体的沉默。因此,与小鼠印迹的X染色体失活相关的Xp连锁基因沉默可以孤立于Xist RNA在胚胎中启动。

Xist在有序动物(有袋动物)中未发现,如何在这些哺乳动物中引发X染色体失活一直是推测的主题。Grant等人使用有袋的Monodelphis domestica(2012年)确定了Rsx(沉默X上的RNA),一种具有与X染色体失活作用一致的特性的RNA。Rsx是一个大型的,富含重复序列的RNA,仅在雌性中表达,并从无活性的X染色体转录并覆盖。在两个X染色体都活跃的雌性生殖细胞中,Rsx被沉默,从而将Rsx表达与X染色体失活和再激活联系起来。Rsx转基因整合在小鼠胚胎干细胞中的常染色体上会导致顺式沉默。格兰特等(2012年) 得出的结论是,他们的发现允许对哺乳动物X染色体失活进行比较研究,并提出了有关在以太子中实现X染色体失活的机制的疑问。

▼ 命名法
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XIC,针对“ X灭活中心”,是指X染色体上的一个区域。XIST是指该区域内X灭活所必需的特定基因,但仅靠基因是不够的。

▼ 历史
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Kiernan(1996)给出了Murray L. Barr(1908-1995)的传记,根据Barr和Bertram(1949)对性染色质体的描述,Barr体以此命名。

▼ 等位基因变异体(1个选定的示例):
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.0001 X不活动,家族歪斜,1
XIST,CG,-43
Plenge等。Rupert等人(1997年)在一个家庭中的多个雌性中发现了XIST最小启动子的突变(1995)显示非随机X染色体失活(300087)。突变是在优先失活的X染色体上最小启动子中第-43位的C-G转化。-43突变产生了一个新的HhaI限制性酶切位点,该位点用于测试代表1166个孤立X染色体的大量不相关雌性中突变的存在。在该数据集中仅在另外1条染色体上发现了该突变,排除了该突变代表常见的多态性。通过此筛查确定的杂合女性来自一个患有Snyder-Robinson智力低下综合征的大家庭(309583),对应到Xp22.12-p21.3。单倍型分析表明,这两个家族无关。第二个家庭随后的分析显示,又有6位女性和4位男性继承了XIST突变。