性連鎖遺傳課件

SuttonandBoveriHypothesis

Sex-linkedinheritanceSuttonandBoveriHypothesis

1SuttonandBoveriHypothesisSuttonandBoveriHypothesis2內(nèi)在邏輯關系性染色體與性別——源于細胞學研究性別也是“性狀”——基因決定性狀伴性遺傳——性狀——性別——染色體多基因在染色體上將會有什么問題提出？內(nèi)在邏輯關系性染色體與性別——源于細胞學研究3尋找基因的實體結(jié)構(gòu)性別決定的染色體學說——第一次將性別(性狀)同染色體建立了聯(lián)系（1902年，Mcclung;1905,Wilson）遺傳的染色體學說——細胞學家對遺傳學貢獻（1902-1903年，Sutton、Boveri）伴性遺傳——明確了性狀（性別）和基因的關系(1910,Morgan)染色體學說的直接證據(jù)(1916,Bridge)尋找基因的實體結(jié)構(gòu)性別決定的染色體學說——第一次將性別(性狀4內(nèi)在邏輯關系性染色體與性別——源于細胞學研究性別也是“性狀”——基因決定性狀伴性遺傳——性狀——性別——染色體內(nèi)在邏輯關系性染色體與性別——源于細胞學研究5性染色體和性別決定知識點：性染色體性別是由性染色體決定的性別決定類型 性染色體和性別決定知識點：6歷史：性染色體和常染色體性染色體——與性別決定有關，叫性染色體。常染色體——與性別決定無密切關系的染色體，叫常染色體。

歷史：性染色體和常染色體性染色體——與性別決定有關，叫性染色7性連鎖遺傳課件8性染色體的發(fā)現(xiàn)與X0型：CarlRabl(May2,1853-Dec24,1917)wasanAustriananatomist.Hismostnotableachievementwasonthestructuralconsistencyofchromosomesduringthecellcycle.In1885hepublishedthatchromosomesdonotlosetheiridentity,eventhoughtheyarenolongervisiblethroughthemicroscope.

H.v.HENKING(1891)HeworkedonspermatogenesisanditsassociationwiththeeggdevelopmentinthehemipterePyrrhocorisapterusandfoundoutthathalfofthedaughtercellscontainedoneelementmorethantheotherduringanaphaseII.HewasnotsurewhetheritwasanadditionalchromosomeandthuscalledthestructureX.

Mendel遺傳學定律,1865年宣讀，1866年發(fā)表

性染色體的發(fā)現(xiàn)與X0型：CarlRabl(May2,91902年，Mcclung（麥克朗）在蚱蜢中發(fā)現(xiàn)，♀體細胞中染色體數(shù)≠♂體細胞中的染色體數(shù)，故他第一次把X體與性別決定聯(lián)系起來，因他在卵發(fā)生過程中沒有看到X體，而在有些精子發(fā)生過程中看到X體，故認為X體是雄性所特有的。

1900年，Mendel規(guī)律重新發(fā)現(xiàn)，遺傳學誕生1903年，Sutton、Boveri；遺傳染色體學說1902年，Mcclung（麥克朗）在蚱蜢中發(fā)現(xiàn)，♀體細胞中101905,Wilson和他的同事對蛛蝽屬的昆蟲進行了廣泛的研究，發(fā)現(xiàn)：蛛蝽屬的昆蟲性別決定：♂：1/2（6）：1/2（7）♀：（7）

1910年，Morgan，伴性遺傳（性別—基因）1916,Bridges遺傳的染色體學說的直接證據(jù)1905,Wilson和他的同事對蛛蝽屬的昆蟲進行了廣泛的11染色體與性別決定

1、X0型性別決定♀:A(X)＋A(X)→AA(XX)♂:A(X)＋A(0)→AA(X0)蚱蜢，蝗蟲，蛛蝽屬的昆蟲。

染色體與性別決定

1、X0型性別決定♀:A(X)＋A(X122、XY型性別決定XY型性別決定：這種雄體體細胞中含有2個異型性染色體，雌體細胞中含有2個同型性染色體?！?A(X)＋A(X)→AA(XX)♂:A(X)＋A(Y)→AA(XY)XY型性決定的生物：全部哺乳類、某些兩棲類、魚類、昆蟲（果蠅）、♀♂異株的植物（女婁菜）。2、XY型性別決定XY型性別決定：這種雄體體細胞中含有2個異13人類的性別決定2n=46,♀：44＋XX,♂：44+XYX染色體：中等大小，155Mb,已發(fā)現(xiàn)有基因1098個基因。Y染色體：很小，60Mb，包含基因數(shù)目78個；主要是睪丸決定基因，毛耳基因等強烈致雄的基因（男性特征）。人類的性別決定2n=46,♀：44＋XX,♂：44+XY14人類X和Y染色體圖人類X和Y染色體圖15性染色體聯(lián)會時部分配對性染色體聯(lián)會時部分配對163、ZW性別決定ZW型性別決定：雌體個體含有2個異型性染色體，雄體個體含有2個相同類型的性染色體。和XY性正好相反。♀:A(Z)＋A(W)→AA(ZW)♂:A(Z)＋A(Z)→AA(ZZ)ZW型性決定的生物：鳥類，蛾類，蠶和某些魚類。

3、ZW性別決定ZW型性別決定：雌體個體含有2個異型性染色體174.性指數(shù)決定性別果蠅和線蟲雖然也有X和Y染色體，但是其性別決定的機制是取決于性指數(shù)（sexindex）即性染色體（X）和常染色體（A）組數(shù)的比。在人類和果蠅中性染色體和性別的關系XYXXXXXXXYXOXYYX:3A性指數(shù)1X:2A=0.52X:2A=13X:2A=1.52X:2A=11X:2A=0.51X:2A=0.51X:3A=0.33人的性別♂♀超雌♂♀超雄－果蠅的性別♂♀超雌(不能成活)♀♂♂超雄4.性指數(shù)決定性別果蠅和線蟲雖然也有X和Y染色體，但是其性185、染色體組的倍性決定性別蜜蜂（Apismellifera）的性別決定由染色體組的倍性決定的。蜂皇是可育的雌蜂，染色體為2n=32條，經(jīng)正常減數(shù)分裂產(chǎn)生的卵和精子為單倍體n=16，卵和精子結(jié)合又形成2n=32的合子，將發(fā)育成蜂皇和工蜂（2n=32）。蜂皇產(chǎn)生的部分單倍體的卵，少數(shù)未經(jīng)過受精但也能發(fā)育，長成雄蜂（n=16），雄蜂經(jīng)假減數(shù)分裂（pseudomeiosis產(chǎn)生兩個單倍體（n=16）的精細胞，發(fā)育成精子。5、染色體組的倍性決定性別蜜蜂（Apismellifera196、取決于X染色體是否雜合小繭蜂（Habrobracon）二倍體（2n=20）為雌蜂，單倍體（n=10）為雄蜂。在實驗室中，人們獲得了二倍體（2n=20）的雄蜂，其性別決定取決于性染色體X是純合型還是雜合型。性染色體X有不同的三種類型:Xa、Xb、Xc。雌性的性染色體為一對雜合型的X染色體：XaXb、XaXc或XbXc；雄性為純合型：XaXa、XbXb或XcXc。6、取決于X染色體是否雜合小繭蜂（Habrobracon）二20基因與性別決定由復等位基因性別植物中有異形性染色體的并不多，但有的植物卻明顯由基因控制，如葫蘆科的一種噴瓜（Ecballiumelaterium），其性別是由復等位基因決定的。噴瓜（Ecballiumelaterium）的性別決定基因和顯隱性關系決定性別基因型aD♂aDaD，aDa+，aDada+兩性a+a+，a+adad♀adad基因與性別決定由復等位基因性別噴瓜（Ecballiumel212.由二對基因決定玉米（Zeamays）一般都是雌雄同株的。雌花的花序在葉腋呈穗狀，由顯性基因Ba控制，其隱性等位基因為ba(barren)。雄花的花序在頂端，由顯性基因Ts（tassels）控制，其表型性別和基因型密切相關。玉米的性別決定基因型性別表型BaBaTsTs♀♂頂端長雄花序，葉腋長雌花序Ba_tsts♀頂端和葉腋都長雌花序babaTs_♂頂端長雄花序，葉腋不長花序babatsts♀頂端長雌花序，葉腋不長花序2.由二對基因決定玉米（Zeamays）一般都是雌雄同株22性連鎖遺傳課件23環(huán)境與性別的決定1后螠：海底雌蟲吻雄蟲改變條件：間性2、爬行類性別和孵化溫度3、植物雄花和雌花環(huán)境與性別的決定1后螠：244、激素與性別人妖與太監(jiān)雄性動物生殖器官切除4、激素與性別人妖與太監(jiān)25人染色體異常與疾病1、真兩性畸形有3種類型：一側(cè)為卵巢，另一側(cè)為睪丸，稱為單側(cè)性真兩性畸形，這種類型占40%。兩側(cè)均為卵睪(即在一個性腺內(nèi)既有卵巢組織又有睪丸組織)，卵巢組織與睪丸組織之間有纖維組織相隔，稱為雙側(cè)性真兩性畸形，這種類型占20%。一側(cè)為卵睪，另一側(cè)為卵巢或睪丸，這種類型40%。人染色體異常與疾病1、真兩性畸形有3種類型：26發(fā)病原因染色體不分離嵌合體46XX/47XXY,46XY/45XO,47XYY/45XO雙受精46XY/46XX發(fā)病原因染色體不分離嵌合體272、Klinefelter綜合征(klinefelter'ssyndrome)47XXY，非典型染色體核型為48,XXXY；49,XXXXY；及嵌合型如46,XY/47,XXY；46,XX/47,XXY等等。本病的發(fā)病率相當高，男性新生兒中達到1.2‰。根據(jù)白種人的資料，身高180cm的男性患病率為1／260，在精神病患者或刑事收容機構(gòu)中為1／100，在因不育而就診者中約為1／20?；颊吣行缘诙哉靼l(fā)育差，有女性化表現(xiàn)

2、Klinefelter綜合征(klinefelter's28原因TheextraXchromosomeisretainedbecauseofanondisjunctioneventduringmeiosisI(gametogenesis).Nondisjunctionoccurswhenhomologouschromosomes,inthecasetheXandYsexchromosomes,failtoseparate,producingaspermwithanXandaYchromosome.原因TheextraXchromosomeisre29Turner綜合征Thisconditionoccursinabout1in2,500femalebirthsworldwide,butismuchmorecommonamongpregnanciesthatdonotsurvivetoterm(miscarriagesandstillbirths).Turner綜合征Thisconditionoccurs30Signsandsymptoms

monosomyX(absenceofanentiresexchromosome,theBarrbody)ismostcommon.Therearecharacteristicphysicalabnormalities,suchasshortstature,swelling,broadchest,lowhairline,low-setears,andwebbednecksSignsandsymptoms

monosomyX3147,XYYAND47,XXX47,XYY:Thisconditionoccursinabout1in1,000newbornboys.Fiveto10boyswith47,XYYsyndromearebornintheUnitedStateseachday.47,XXX:TripleXsyndromeoccursinaround1in1,000

girls.Onaverage,fivetotengirlswithtripleXsyndromearebornintheUnitedStateseachday47,XYYAND47,XXX47,XYY:Th32sex-relatedinheritancesex-relatedinheritance33一、果蠅作為遺傳材料的優(yōu)點和伴性遺傳：雙翅目昆蟲，體型小，容易飼養(yǎng)。25℃時12天就可以完成一個世代，生活史短，后代多。(不要忘了，經(jīng)典遺傳學是統(tǒng)計遺傳學，多的后代很有必要；群體大，便于選擇突變體)只有4對染色體，容易發(fā)現(xiàn)連鎖現(xiàn)象,當然包括性連鎖現(xiàn)象。易雜交、好控制存在多線染色體，便于觀測染色體結(jié)構(gòu)變化一、果蠅作為遺傳材料的優(yōu)點和伴性遺傳：雙翅目昆蟲，體型小，容34如何解讀試驗結(jié)果？1.群體正常2.紅眼顯性怎樣作測交3.①F1紅眼雌蠅是雜合子4.①F2若存在白眼雌蠅分離比就不符合3:15.②F2白眼雌蠅是純合ww6.③F1白眼雄蠅不可能從③P紅眼雄蠅獲得紅眼基因7.①F2白眼雌蠅是不可能存在的？如何解讀試驗結(jié)果？1.群體正常35根據(jù)已有知識如何去解釋試驗現(xiàn)象？1.③F1白眼雄蠅w02.③F1紅眼雌蠅wW3.③P紅眼雄蠅自然狀態(tài)下W04.③P白眼雌蠅ww5.①F2白眼雌蠅不可能出現(xiàn)6.為什么③P紅眼雄蠅自然狀態(tài)下W0？根據(jù)已有知識如何去解釋試驗現(xiàn)象？1.③F1白眼雄蠅w0366.為什么③P紅眼雄蠅自然狀態(tài)下W0？

——Morgan的假設Mendel:基因成對存在，分別來自雙親紅眼雄蠅自然狀態(tài)下紅眼基因(W0)不成對遺傳的染色體學說：基因也應在性染色體上性別決定染色體學說：性染色體不匹配Morgan的假設：控制果蠅眼色的基因在X染色體上，雄性個體的Y染色體沒有這個基因，其傳遞遵循Mendel顆粒遺傳規(guī)律。6.為什么③P紅眼雄蠅自然狀態(tài)下W0？

—37Abraxaslacticolor-moth(蛾子)

Abraxasgrossulariata-醋栗尺蛾

SexlimitedInheritanceinDrosophila.Science.Vol.32,No.812.p.120-122.1910.T.H.Morgan.Abraxaslacticolor-moth(蛾子)

A38Morgan試驗現(xiàn)象的解釋：Morgan試驗現(xiàn)象的解釋：39幾種伴性遺傳的介紹：1、人類色盲的傳遞規(guī)律：幾種伴性遺傳的介紹：1、人類色盲的傳遞規(guī)律：40XbYXBXBXBYXBXb

XBXb

XBYXBXb

XBY

XBYXbY人類色盲家系圖譜這是顯性遺傳么？是哪一類遺傳方式？XbYXBXBXBYXBXbXBXb412、人類血友病的傳遞規(guī)律：2、人類血友病的傳遞規(guī)律：42血友病傳遞規(guī)律譜系解釋：血友病傳遞規(guī)律譜系解釋：43X連鎖的近親婚配X連鎖的近親婚配44

X連鎖隱性遺傳缺陷紅綠色盲(congenitaldyschromatopsiaoftheprotananddeutantype)血友?。╤emophilia）

進行性肌營養(yǎng)不良（progressivemusculardystorphy）又稱為假型肥大（pseudomu-pertrophic）、或

杜興氏癥（Duchenne’smusculardystrophy，DMD）。

睪丸女性化(testicularfeminizationsyndrome)、

自毀容貌綜合征(Lesch-Nyhansyndrome)X連鎖隱性遺傳缺陷紅綠色盲(congenitaldys45

進行性肌營養(yǎng)不良和自毀容貌綜合征進行性肌營養(yǎng)不良和自毀容貌綜合征46X染色體連鎖隱性遺傳系譜的基本特點：患者男性多于女性男性患者，兒子正常。通過女兒把致病基因傳給外孫（1/2）——表現(xiàn)出隔代及交叉遺傳。雙親正常時，兒子可能是患者，女兒一定正常。交叉遺傳（外公患者、外婆基因型正常），故可推斷先證者（外公患者）的弟兄可能是患者X染色體連鎖隱性遺傳系譜的基本特點：患者男性多于女性473、Ｘ連鎖的顯性遺傳病抗維生素Ｄ型佝僂病:3、Ｘ連鎖的顯性遺傳病抗維生素Ｄ型佝僂病:48X連鎖顯性遺傳的特點患者雙親中必有一方患有此病，女性患者多于男性，但女性患者病情較輕。男性患者的后代中，女兒都是患者，兒子正常（母親正常）。女性患者的后代中，子女各有1/2可能患?。s合子）。未患病的后代，可以真實遺傳。X連鎖顯性遺傳的特點患者雙親中必有一方患有此病，女性患者多于494、Y連鎖遺傳控制性狀/疾病的基因位于Y染色體上，基因隨Y染色體而傳遞，由父子孫，這種遺傳方式稱為Y連鎖遺傳/限雄遺傳/全男遺傳。在Y染色體上已發(fā)現(xiàn)的基因：毛耳基因、睪丸決定基因4、Y連鎖遺傳控制性狀/疾病的基因位于Y染色體上，基因隨Y50Y連鎖遺傳Y-linkedinheritance人類的耳道長毛癥Y連鎖遺傳Y-linkedinheritance人類的耳道51

印第安人群中較為常見的毛耳緣（hairyearrims)，僅限于男性，青春期過后外耳道長出許多2-3cm的黑色長毛。印第安人群中較為常見的毛耳緣（hairyearrims52性連鎖遺傳課件535、雞的伴性遺傳雞的蘆花羽毛的遺傳：B-蘆花、b-非蘆花P:蘆花♀(ZBW)×非蘆花♂(ZbZb) ↓雜交F1:非蘆花♀(ZbW)×蘆花♂(ZBZb)

雌雞全部非蘆花↓雄雞全部蘆花F2:蘆花♀:非蘆花♀:蘆花♂:非蘆花♂(ZBW)(ZbW)(ZBZb)(ZbZb)1：1：1：15、雞的伴性遺傳雞的蘆花羽毛的遺傳：B-蘆花、b-非蘆花546、高等植物的伴性遺傳幾種雄性異配的植物物種常染色體數(shù)♀♂大麻(Cannabissativa)20XXXY茜草(Humuluslupulus)20XXXY酸模(Rumexanglocarpus)14XXXY女婁菜(Melandriumalbum)22XXXY6、高等植物的伴性遺傳幾種雄性異配的植物物種常染色體數(shù)♀♂大55植物的伴性遺傳棗椰樹和石竹科女婁菜屬（Melandriumalbum）的各個種寬葉—B；狹葉—b，對花粉是致死植物的伴性遺傳棗椰樹和石竹科女婁菜屬（Melandrium567、不完全性連鎖——性染色體配對區(qū)的基因遺傳7、不完全性連鎖——性染色體配對區(qū)的基因遺傳578、限性遺傳與從性遺傳P486限性遺傳P485從性遺傳8、限性遺傳與從性遺傳P486限性遺傳58染色體學說的直接證據(jù)1、Bridges重復Morgan試驗時所發(fā)現(xiàn)的異?，F(xiàn)象染色體學說的直接證據(jù)1、Bridges重復Morgan試驗時591、按照性別決定初級、次級例外白眼雌蠅必須有兩條X染色體、并且只能來源于母親，例外紅眼雄蠅XY？,且來源父親？2、檢查是否XY?或XX?染色體3、結(jié)果出乎預料：X0、XXY4、性別決定出問題了？X0、XXY(焦點1)5、XwXwY的XwXw只能來源于他的母親（白眼雌果蠅）(焦點2)6、修訂性別決定理論（實驗支持）、染色體分離異常（實驗支持）1、按照性別決定初級、次級例外白眼雌蠅必須有兩條X染色體、并60Bridges推測（1）：①初級例外白眼雌果蠅的基因型和性染色體組成：XwXwY。（鏡檢的確如此）②初級例外紅眼雄果蠅基因型和性染色體組成：X+O

（鏡檢的確如此）X染色體不分開現(xiàn)象Bridges推測（1）：X染色體不分開現(xiàn)象61X染色體不分開現(xiàn)象Bridges的推測（2）：①次級例外白眼雌蠅基因型和性染色體組成：XwXwY

（鏡檢的確如此）②次級例外用紅眼雄蠅基因型和性染色體組成：X+Y

（鏡檢的確如此）③正常交叉組紅眼雌蠅中有XwX+Y基因型，比例2%（鏡檢的確如此）④正常交叉組白眼雄蠅中有XwYY基因型，比例2%（鏡檢的確如此）X染色體不分開現(xiàn)象Bridges的推測（2）：622、Bridges關于果蠅性別決定的研究

Bridges（1932年）提出。果蠅：發(fā)現(xiàn)有的卵細胞在減數(shù)分裂過程中，性染色體不分離，形成異常的配子（XX、O等），產(chǎn)生不同性別的果蠅（染色體組異常）。

性別染色體組成性指數(shù)超雌♀2A＋XXX3/2=1.5雌♀3A＋XXX3/3=1超雄♂3A＋XY1/3=0.3雌♀2A＋XXY2/2=1正常♀2A＋XX2/2=1間性3A＋XX2/3=0.7正?！?A＋XY1/2=0.5間性3A＋XXY2/3=0.72、Bridges關于果蠅性別決定的研究

Bridges（63果蠅性別決定的研究X/A>1.01.01.0-0.50.5<0.5育性超♀（高度不育）♀間性（不育）♂超♂（可育）果蠅性別決定的研究X/A>1.01.01.0-0.564性別的發(fā)生1、染色體平衡理論與基因組是有機整體2、果蠅的性別發(fā)生3、人類性別發(fā)生4、擬南芥花發(fā)育性別的發(fā)生1、染色體平衡理論與基因組是有機整體651、染色體平衡理論與基因組是有機整體1.1、果蠅(染色體平衡理論)-解釋性別決定的機制:認為在果蠅的X染色體上有許多♀性基因。在常染色體上有許多♂性基因。性別決定于♀♂基因的平衡，即♂基因占優(yōu)勢→♂，♀基因占優(yōu)勢→♀。1.2、人類為代表的性別決定和劑量補償效應(劑量上達到平衡)1、染色體平衡理論與基因組是有機整體1.1、果蠅(染色體平661.2、人類等哺乳動物[性別決定和劑量補償效應(劑量上達到平衡)](1)貓:巴氏小體的發(fā)現(xiàn)：1949年，美學者M·I·Barr在雌貓的神經(jīng)細胞核內(nèi)（間期）發(fā)現(xiàn)一染色很深的小體，在雄貓中卻沒有這種小體，由于這種小體與性別、X－染色體數(shù)有關，故稱為X染色質(zhì)體。(2)人：女性：間期細胞核內(nèi)有一個巴氏小體。男性：間期細胞核內(nèi)沒有巴氏小體。用途：鑒定性別，檢查各種X－染色體變異推論：Lyon假說1.2、人類等哺乳動物[性別決定和劑量補償效應(劑量上達到67體細胞間期Barr是小體的檢查體細胞間期Barr是小體的檢查68Lyon假說雌性動物體細胞X染色體只有一條是有活性個的，那么雌雄個體X染色體上的基因效果相當X染色體的失活是隨機的，即雌性動物的染色體角度看是嵌合體失活發(fā)生在胚胎發(fā)育的早期，已失活細胞分裂產(chǎn)生的細胞群遺傳結(jié)構(gòu)相同。雌性動物伴性基因的作用產(chǎn)生嵌合體Lyon假說雌性動物體細胞X染色體只有一條是有活性個的，那么69Lyon假說的證據(jù)Barr氏小體：人類染色體變異玳瑁貓體細胞培養(yǎng)系X連鎖有關基因活性檢測劑量平衡實現(xiàn)的途徑兩條X染色體都有活性，但轉(zhuǎn)錄速率不同（如果蠅），雄性個體X染色體基因超活性轉(zhuǎn)錄異染色質(zhì)化。只有一條X染色體有活性，另一條失活。如高等哺乳動物，形成巴氏小體。雌性個體兩條X染色體基因活性降低，達到和雄性個體相當水平異配比如雄性動物X染色體上的基因活力增強保持這種差異Lyon假說的證據(jù)Barr氏小體：人類染色體變異701.3人類x染色體失活并不意味全部基因關閉，仍然有基因轉(zhuǎn)錄，并且這些基因是散步在X-染色體上XIC：x染色體失活中心XIST:RNA1.3人類x染色體失活并不意味全部基因關閉，仍然有基因轉(zhuǎn)錄，71TheX-inactivationcenterandinactivationGenesareshowninbold,withthedirectionoftranscriptionindicatedbythearrow.Brx(brainX-linked),Tsx(testisX-linked)andCdx4(Caudal-4)aregenesthatliewithintheXicthatdonothave,atleastforthemoment,anydefinedX-inactivationfunction.The2.1(2)PregionshowsdifferentialhistoneH4hyperacetylationinundifferentiatedfemaleandmaleembryonicstem(ES)cellsandhasbeensuggestedasapossibleregulatoryelementinXinactivation.P1andP2arethesomaticXistpromoters,andP0isapostulatedXistpromoterinundifferentiatedEScellsandearlyembryos.S12andS19areribosomalproteinpseudogenesfound5'toXistinthemouseXic.Bluebarsindicatetheregionsthathavebeenimplicatedinspecificfunctions.Effectsonchoiceandcountinghavenotsofarbeendistinguishedintheregionsindicatedbylightbars.TheterminaltwoXistexons,lyingwithinthe65-kbdeletion,havenoeffectoncountingorchoice.X-chromosomeinactivation:counting,choiceandinitiation.NatureReviewsGenetics

2,61.

TheX-inactivationcenterand72XistgeneTheXistRNA,alarge(17kbinhumans)transcript,isexpressedontheinactivechromosomeandnotontheactiveone.ItisprocessedinasimilarwaytomRNAs,throughsplicingandpolyadenylation.However,itremainsuntranslated,suggestedthatthisRNAgeneevolvedatleastpartlyfromaproteincodinggenethatbecameapseudogene.TheinactiveXchromosomeiscoatedwiththistranscript,whichisessentialfortheinactivation.XchromosomeslackingXistwillnotbeinactivated,whileduplicationoftheXistgeneonanotherchromosomecausesinactivationofthatchromosome.XistgeneTheXistRNA,alarge73Tsix:antisensetranscriptofXistTheTsixisaantisensetranscriptgeneoftheXistattheXICcenter.TheTsixantisensetranscriptactsincistorepressthetranscriptionofXist,whichnegativelyregulatesitsexpression.ThemechanismbehindhowTsixmodulatesXistactivityincisispoorlyunderstood;butonetheorybelievesthatTsixisinvolvedinchromatinmodificationattheXistlocusandanotherbelievesthattranscriptionfactorsofpluripotentcellsplayaroleinXistrepression.Tsix:antisensetranscriptof74RegulationfactorsoftheXistpromoterMethylationoftheXistpromotorbyDNAmethyltransferasesTheTsixantisenseisbelievedtoactivateDNAmethyltransferasesthatmethylatetheXistpromoter,inreturnresultingininhibitionoftheXistpromoterandthustheexpressionoftheXistgene.dsRNAandRNAipathwayDicerisanRNAienzymeanditisbelievedtocleavetheduplexofXistandTsixatthebeginningofXinactivation,tosmall~30nucleotideRNAs(xiRNAs),ThesexiRNAsarebelievedtobeinvolvedinrepressingXistontheprobableactiveXchromosome.Dicerlevelsweredecreasedto5%,whichledtoanincreaseinXistexpressioninundifferentiatedcells.TsixindependentmechanismPluripotentcellstranscriptionalfactorsPluripotentcellsconsistoftranscriptionalfactorsNanog,Oct4andSox2thatseemtoplayaroleinrepressingXist.(1)IntheabsenceofTsixinpluripotentcells,Xistisrepressed.(2)NanogorOct4transcriptionalfactorsweredepletedinpluripotentcells,butXistwasintheupregulation,NanogandOct4areinvolvedintherepressionofXistexpression.PolycombRepressorComplex2(PRC2)ThePRC2hasbeenobservedtorepressXistexpressionindependentoftheTsixantisensetranscript,althoughthedefinitemechanismisstillnotknown.RegulationfactorsoftheXist75性連鎖遺傳課件76玳瑁貓X染色體隨機失活，發(fā)生在胚胎發(fā)育的早期，已失活細胞分裂產(chǎn)生的細胞群遺傳結(jié)構(gòu)相同。玳瑁貓X染色體隨機失活，發(fā)生在胚胎發(fā)育的早期，已失活細胞分裂772果蠅的性別發(fā)生2.1RatiosofXchromosomestoautosomesindifferentsexualphenotypesinDrosophilamelanogaster(AfterStrickberger1968.From:ChromosomalSexDeterminationinDrosophila)XchromosomesAutosomesets(A)X:AratioSex321.5Metafemale431.33Metafemale441Normalfemale331Normalfemale221Normalfemale230.66Intersex120.5Normalmale130.33Metamale2果蠅的性別發(fā)生2.1RatiosofXchrom782.2RegulationcascadeofDrosophilasomaticsexdeterminationArrowsrepresentactivation,whileablockattheendofalineindicatessuppression.Themslloci,underthecontroloftheSxlgene,regulatethedosagecompensatorytranscriptionofthemaleXchromosome.(AfterBakeretal.1987.)From:ChromosomalSexDeterminationinDrosophila2.2RegulationcascadeofDros792.3Interpretingthex:aratioX:AratioismeasuredbycompetitionbetweenX-encodedactivatorsandautosomallyencodedrepressorsofthepromoteroftheSxlgene.Thisfemale-specificactivationofSxlisthoughttobestimulatedby“numeratorproteins”encodedbytheXchromosomeincludingSisterless-aandSisterless-b.Theseproteinsbindtothe“early”promoteroftheSxlgenetopromoteitstranscriptionshortlyafterfertilization.The“denominatorproteins”areautosomallyencodedproteinssuchasDeadpanandExtramacrochaetaeblockingthebindingoractivityofthenumeratorproteins.Thedenominatorproteinsmayactuallybeabletoforminactiveheterodimerswiththenumeratorproteins2.3Interpretingthex:aratio802.3Thedifferentialactivationofthesxlgeneinfemalesandmales

twoXchromosomesandtwosetsofautosomes(2X:2A),thenumeratorproteins(sis-a,sis-b,etc.)arenotallboundbyinhibitorydenominatorproteins(suchasdeadpan)ontheautosomes.ThenumeratorproteinsactivatetheearlypromoteroftheSxl

gene.Eventually,inbothmalesandfemales,constitutivetranscriptionofsxlstartsfromthelatepromoter.IfSxlisalreadyavailable(i.e.,fromearlytranscription),theSxlpre-mRNAissplicedtoformthefunctionalfemale-specificmessage.oneXchromosomeandtwosetsofautosomes(1X:2A),thenumeratorproteinsareboundbythedenominatorproteinsandcannotactivatetheearlypromoter.WhentheSxlgeneistranscribedfromthelatepromoter,RNAsplicingdoesnotexcludethemale-specificexoninthemRNA.Theresultingmessageencodesatruncatedandnonfunctionalpeptide,sincethemale-specificexoncontainsatranslationterminationcodon.(AfterKeyesetal.1992.)From:ChromosomalSexDeterminationinDrosophila,DevelopmentalBiology.6thedition.）2.3Thedifferentialactivatio812.4MaintenanceofsxlfunctionThepatternofsex-specificRNAsplicinginthreemajorDrosophilasex-determininggenes.Ineachcase,thefemale-specifictranscriptisshownattheleft,whilethedefaulttranscript(whethermaleornonspecific)isshowntotheright.Exonsarenumbered,andthepositionsoftheterminationcodonsandpoly(A)sitesaremarked.(AfterBaker1989.)From:ChromosomalSexDeterminationinDrosophila2.4Maintenanceofsxlfunctio822.2RegulationcascadeofDrosophilasomaticsexdeterminationArrowsrepresentactivation,whileablockattheendofalineindicatessuppression.Themslloci,underthecontroloftheSxlgene,regulatethedosagecompensatorytranscriptionofthemaleXchromosome.(AfterBakeretal.1987.)From:ChromosomalSexDeterminationinDrosophila2.2RegulationcascadeofDros83ControlofSexualBehaviorControlofSexualBehavior843sexdeterminationofhumanandanimalSRYandYchromosomegenesMorestepsandcascadeMoreproteinstookpartin3sexdeterminationofhumana85HumanchromosomeAteachendofthehumanXandYchromosomesarethepseudoautosomalregions(PAR),whichrecombineduringmeiosisandthereforecontainthesamegenes.Thenon-pseudosomalportionoftheX(NPX)chromosomeandmale-specificportionoftheY(MSY)chromosomedonotrecombinewitheachother,andthereforecontaingenesthatarenolongeralleles.SexdifferencesbetweenXXandXYorgansarisebecauseofdifferencesindosageofNPXandMSYgenes,andbecausefemalesbutnotmalesinheritthepaternalXchromosomeimprint(Xp).SexdifferencesarealsocreatedbecauseXXorgansareamosaicofcellsthatexpressdifferentallelesatpolymorphicXloci,whereasXYorgansarenotmosaicforthisreasonHumanchromosomeAteachendo86HumansexdeterminationHumansexdetermination87SRYwasaTFSRYproteinbindingtoDNASchematicmodelofSRY-directedassemblyofamale-specifictranscriptionalpre-initiationcomplex.SRYwasaTFSRYproteinbindin88sexdeterminationinmice

sexdeterminationinmice89CellularmechanismofSRYfunctionInthecytoplasm,SRYisboundbycalmodulin(CaM)andimportin(Impβ),whichrecognizetheN-andC-terminalnuclearlocalizationsignals(NLSs)onSRY,respectively,andrecruitittoenterthenucleus.At10.5dpc(dayspostcoitum(dpc),SRYandsteroidogenicfactor1(SF1)binddirectlytospecificsites(‘TESCO’,testis-specificenhancerofSox9core)thatliewithinthegonadalspecificenhancerofSox9(indicatedbythecolouredregionsontheDNA)andpregulateSox9expressioncooperatively.At11.5dpc,afterinitiationofSox9expression,anauto-regulationsystemoperatesinwhichSOX9alsobindsdirectlytoTESCOwithSF1toprolongandamplifySox9expression.Abbreviations:SOX9,SRYboxcontaininggene9;SRY,sex-determiningregiononthechromosomeY.CellularmechanismofSRYfunc90FlowerdevelopmentTheABCmodelofflowerdevelopmentwasfirstformulatedbyGeorgeHaughnandChrisSomervillein1988.ItwasfirstusedasamodeltodescribethecollectionofgeneticmechanismsthatestablishfloralorganidentityintheRosids,asexemplifiedbyArabidopsisthaliana,andtheAsterids,asdemonstratedbyAntirrhinummajus.Bothspecieshavefourverticils(sepals,petals,stamensandcarpels),whicharedefinedbythedifferentialexpressionofanumberofhomeoticgenespresentineachverticil.ThismeansthatthesepalsaresolelycharacterizedbytheexpressionofAgenes,whilethepetalsarecharacterizedbytheco-expressionofAandBgenes.TheBandCgenesestablishtheidentityofthestamensandthecarpelsonlyrequireCgenestobeactive.ItshouldbenotedthattypeAandCgenesarereciprocallyantagonistic.FlowerdevelopmentTheABCmode91StepsofflowerdevelopmentApicalmeristemInflorescencemeristemFlowermeristemonwhichflowersdevelopStepsofflowerdevelopmentApi92FloralorganidentityofABCs.BarryCausiera,ZsuzsannaSchwarz-Sommerb,BrendanDaviesa.ReviewFloralorganidentity:20yearsofABCs.(SeminarsinCell&DevelopmentalBiology,2009)FloralorganidentityofABCs.93ABCmodeloverviewSimplerulethatunderliethewhorlspecificationsusingfloralhomeoticmutantsClassAmutantshavecarpelsinthefirstwhorlinsteadofsepals,andstamensinthesecondwhorlinplaceofpetalsClassBmutantshavesepalsratherthanpetalsinthesecondwhorlandcarpelsintheratherthanstamensinthethirdwhorlClassCmutantshavepetalsinsteadofstamensinthethirdwhorlandsepalsinsteadofcarpelsinthefourthTheien,2001.Naturevol.414p.491ABCmodeloverviewSimplerule94WhatareMADSboxgenes?TheMADSboxisahighlyconservedsequencemotiffoundinafamilyoftranscriptionfactors.Theconserveddomainwasrecognizedafterthefirstfourmembersofthefamily,whichwereMCM1,AGAMOUS,DEFICIENSandSRF(serumresponsefactor).ThenameMADSwasconstructedformthe"initials"ofthesefour"founders".MCM1fromthebuddingyeast,SaccharomycescerevisiaeAGAMOUSfromthethalecressArabidopsisthalianaDEFICIENSfromthesnapdragonAntirrhinummajusSRFfromthehumanHomosapiensWhatareMADSboxgenes?TheMA95AP1-1AP1-196A-groupspecificgene,APETALA2,isrequiredforformationofwhorl1andwhorl2CentralroleinfloralmeristemestablishmentStrongap2mutants,sepalsaretransformedintocarpelsandpetaldevelopmentissupressed

Wildtypeflowerandap2mutantJokufuetal,1994.Theplantcellvol6pp.1211-1225A-groupspecificgene,APETALA97Bclassgenes,APELATA3andPISTILATA,controlsdevelopmentofwhorl2and3APETALAandPISTILATAgenesencodeMADSdomainandarenecessaryandsufficienttospecifypetalandstamenidentityintheflowerAP3/PIhetero-dimerbindstothesequenceintheAP3promoterthatarenecessaryforAP3texpressionandcanactivatetranscriptioninabsenceofproteinsynthesis*studywascarriedoutbycombinationofclassAandCgenes*PhenotypicanalysisofAP3/PIover-expressionlinesindicatedtheiradditionalrolesinproliferationoffloralmeristemKrizekandMeyerowitz,1996.

Development122,11-22Bclassgenes,APELATA3andP98Flowerswiththismutationhavepetalsinwhorl3insteadofstamens,andsepalsinwhorl4insteadofcarpels.

-thefloralmeristemisnotdeterminate-flowerscontinuetoformwithintheflowers,sothepatternoforgans(fromoutsidetoinside)is:sepal,petal,petal;sepal,petal,petal;sepal,petal,petal,etc./courses/biol114/Chap13/Chapter_12C.htmlAGAMOUS,C-groupspecificgeneFlowerswiththismutationhav99演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！100SuttonandBoveriHypothesis

Sex-linkedinheritanceSuttonandBoveriHypothesis

101SuttonandBoveriHypothesisSuttonandBoveriHypothesis102內(nèi)在邏輯關系性染色體與性別——源于細胞學研究性別也是“性狀”——基因決定性狀伴性遺傳——性狀——性別——染色體多基因在染色體上將會有什么問題提出？內(nèi)在邏輯關系性染色體與性別——源于細胞學研究103尋找基因的實體結(jié)構(gòu)性別決定的染色體學說——第一次將性別(性狀)同染色體建立了聯(lián)系（1902年，Mcclung;1905,Wilson）遺傳的染色體學說——細胞學家對遺傳學貢獻（1902-1903年，Sutton、Boveri）伴性遺傳——明確了性狀（性別）和基因的關系(1910,Morgan)染色體學說的直接證據(jù)(1916,Bridge)尋找基因的實體結(jié)構(gòu)性別決定的染色體學說——第一次將性別(性狀104內(nèi)在邏輯關系性染色體與性別——源于細胞學研究性別也是“性狀”——基因決定性狀伴性遺傳——性狀——性別——染色體內(nèi)在邏輯關系性染色體與性別——源于細胞學研究105性染色體和性別決定知識點：性染色體性別是由性染色體決定的性別決定類型 性染色體和性別決定知識點：106歷史：性染色體和常染色體性染色體——與性別決定有關，叫性染色體。常染色體——與性別決定無密切關系的染色體，叫常染色體。

歷史：性染色體和常染色體性染色體——與性別決定有關，叫性染色107性連鎖遺傳課件108性染色體的發(fā)現(xiàn)與X0型：CarlRabl(May2,1853-Dec24,1917)wasanAustriananatomist.Hismostnotableachievementwasonthestructuralconsistencyofchromosomesduringthecellcycle.In1885hepublishedthatchromosomesdonotlosetheiridentity,eventhoughtheyarenolongervisiblethroughthemicroscope.

H.v.HENKING(1891)HeworkedonspermatogenesisanditsassociationwiththeeggdevelopmentinthehemipterePyrrhocorisapterusandfoundoutthathalfofthedaughtercellscontainedoneelementmorethantheotherduringanaphaseII.HewasnotsurewhetheritwasanadditionalchromosomeandthuscalledthestructureX.

Mendel遺傳學定律,1865年宣讀，1866年發(fā)表

性染色體的發(fā)現(xiàn)與X0型：CarlRabl(May2,1091902年，Mcclung（麥克朗）在蚱蜢中發(fā)現(xiàn)，♀體細胞中染色體數(shù)≠♂體細胞中的染色體數(shù)，故他第一次把X體與性別決定聯(lián)系起來，因他在卵發(fā)生過程中沒有看到X體，而在有些精子發(fā)生過程中看到X體，故認為X體是雄性所特有的。

1900年，Mendel規(guī)律重新發(fā)現(xiàn)，遺傳學誕生1903年，Sutton、Boveri；遺傳染色體學說1902年，Mcclung（麥克朗）在蚱蜢中發(fā)現(xiàn)，♀體細胞中1101905,Wilson和他的同事對蛛蝽屬的昆蟲進行了廣泛的研究，發(fā)現(xiàn)：蛛蝽屬的昆蟲性別決定：♂：1/2（6）：1/2（7）♀：（7）

1910年，Morgan，伴性遺傳（性別—基因）1916,Bridges遺傳的染色體學說的直接證據(jù)1905,Wilson和他的同事對蛛蝽屬的昆蟲進行了廣泛的111染色體與性別決定

1、X0型性別決定♀:A(X)＋A(X)→AA(XX)♂:A(X)＋A(0)→AA(X0)蚱蜢，蝗蟲，蛛蝽屬的昆蟲。

染色體與性別決定

1、X0型性別決定♀:A(X)＋A(X1122、XY型性別決定XY型性別決定：這種雄體體細胞中含有2個異型性染色體，雌體細胞中含有2個同型性染色體。♀:A(X)＋A(X)→AA(XX)♂:A(X)＋A(Y)→AA(XY)XY型性決定的生物：全部哺乳類、某些兩棲類、魚類、昆蟲（果蠅）、♀♂異株的植物（女婁菜）。2、XY型性別決定XY型性別決定：這種雄體體細胞中含有2個異113人類的性別決定2n=46,♀：44＋XX,♂：44+XYX染色體：中等大小，155Mb,已發(fā)現(xiàn)有基因1098個基因。Y染色體：很小，60Mb，包含基因數(shù)目78個；主要是睪丸決定基因，毛耳基因等強烈致雄的基因（男性特征）。人類的性別決定2n=46,♀：44＋XX,♂：44+XY114人類X和Y染色體圖人類X和Y染色體圖115性染色體聯(lián)會時部分配對性染色體聯(lián)會時部分配對1163、ZW性別決定ZW型性別決定：雌體個體含有2個異型性染色體，雄體個體含有2個相同類型的性染色體。和XY性正好相反?！?A(Z)＋A(W)→AA(ZW)♂:A(Z)＋A(Z)→AA(ZZ)ZW型性決定的生物：鳥類，蛾類，蠶和某些魚類。

3、ZW性別決定ZW型性別決定：雌體個體含有2個異型性染色體1174.性指數(shù)決定性別果蠅和線蟲雖然也有X和Y染色體，但是其性別決定的機制是取決于性指數(shù)（sexindex）即性染色體（X）和常染色體（A）組數(shù)的比。在人類和果蠅中性染色體和性別的關系XYXXXXXXXYXOXYYX:3A性指數(shù)1X:2A=0.52X:2A=13X:2A=1.52X:2A=11X:2A=0.51X:2A=0.51X:3A=0.33人的性別♂♀超雌♂♀超雄－果蠅的性別♂♀超雌(不能成活)♀♂♂超雄4.性指數(shù)決定性別