A nem szerkezete és szerepe az öröklődésben ? Dr. habil. Kőhidai László SE, Genetikai, Sejt-és Immunbiológiai Intézet 2016.

A nem kialakulása Szex-kromoszómák jellemzése Szex-kromoszómákhoz kötött öröklődés fő típusai Kóros formák

A nem meghatározottsága Környezeti tényezők méretfüggő (tengeri gyűrűsférgek) hőmérsékletfüggő (hüllők) Genetikai allélikus + környezet (darazsak) kromoszómális X krsz és autoszómák aránya autonóm ld. Drosophila NEM autonóm ld. ember

X kromoszóma általános jellemzése A haploid genom 5%-át teszi ki House-keeping és specializált gének Konzervált NEM kódol szex determináló faktort 1961 – nőben az egyik X krsz inaktiválódik

Y kromoszóma általános jellemzése Az evolúció korábbi szakaszában az X krsz homológ párja volt Testi sejtek fenotípusát a testicularis hormonok szabályozzák Az Y krsz a TDF révén hat a testis kialakulására 1990 SRY gén terméke = TDF Zn-ujjas transzkripciós faktort kódol SRY exprssziója CSAK: a gonád-szövetben a testis kialakulásakor NEM feltétele az ivarsejtek megléte

Y krsz. Van aktív Nincs X krsz. homológ X krsz homológja Housekeeping Testis Egyéb helyek

Az Y kromoszóma ismert génjei ? ! SRY – sex region of X (bőveben ld. alább) ZFY – egy Zn-ujjas fehérjét kódol AZY – sprermium képzésért felelős gén (AZ=azospermia) H-Y – sejtfelszíni antigén férfiak minden sejtjén MSY – krsz. q karján hosszú palindrom szekvenciák

A korai szex-differenciálódás génjei SF-1 ‘Steroidogenic’ faktor, nukleáris receptor a steroid hidroxilázok expresszióját szabályozza WT1 Wilm’s tumor lókusz determinált Krsz 11p13 SOX9 ‘SRY-releated HMG-box’, Krsz 17q24.3-25.1 kb. 14 gén együtt MIS Sertoli-sejtek termelik; Krsz.19p13.3 szabályozó domainje SF-1-et köti promotere SRY-t köti DSS ‘Dosage Sensitive Sex reversal’, Duplikáció a Krsz Xp21.2-p22.2-n DAX-1 nuklearis hormon receptor, expresszió: testis és mellékvese SRY ‘Sex-determining region Y gén, terméke transzkripciós faktor

SRY gén Yp 11.3 egyetlen 850 bp exonból áll nagyon konzervált 79 aminosavból álló HMG box ( ‘Highly Mobile Group of proteins)

Bipotenciális gonád Ovárium Testis Follikuláris sejtek Theca Sertoli- Leydig Follikulus AMH Testosteron SRY SOX9 DAX1 WNT4 SF1 WT1 LHX9 Ösztrogén

Gonádok Genotípus Fenotípus Testis Férfi Nő Ovárium Gonád disgenesis DAX1 SRY inaktív 2 kópia Ref.: Genetics Review Group (1995)

nem differenciálódott Szexuálisan nem differenciálódott Férfi Nő Ref.:Langman (1981)

4 hét 6 hét 8 hét Testis Ovárium Ref.:Langman (1981)

16 hét 20 hét Testis Ovárium Ref.:Langman (1981)

X kromoszóma Y kromoszóma DAX1 SRY SF1 SOX9 TESTIS WNT1 OVÁRIUM Ref.: Aberger F.

Sox9 Promoter Amh Wt-1 SF1 Sox9 Amh Wt-1 SF1 Sox9 Gata Amh Ref.: Arango et al. (1999)

Human szex kromoszómák evolúciója (1) Szex krsz. kialakul SRY (NRY) gátolja a rekombinációt 290-350 Mév Az NRY expanziója (RBMY, RPS4Y) 230-300 Mév NRY expanziója (SMCY, UBE1Y) 130-170 Mév Autoszómák madarak XY tojásrakó emlősök XY erszényesek rekomb. nem rekomb. X-krsz. spec.

Human szex kromoszómák evolúciója (2) rekomb. nem rekomb. X-krsz. spec. Translokáció PARp-ra expandál 80-130 Mév NRY expanziója (CASKP, DBY) expanzió (AMELY, KALP) 30-50 Mév X-Y translokáció PCDHY 3-4 Mév XY Nem-ember anthropoidok Nem-anthropoid emlősök Ember Protocadherin X/Y

Konzervált lókuszok emlős Y kromoszóma X kromoszóma Ember Macska Konzervált lókuszok emlős X és Y krsz esetében

Testicularis feminisatio Genotípus: XY Szérum testosteron norm. Herék hasüregben Női fenotípus OKA lehet: hiba a differenciálódásban a testosteron utáni lépésekben? testosteron hat a Wolff-cső differenciálódására is ? Az ok a TESTOSTERON RECEPTOR MUTÁCIÓJA volt

OK: Xq11-12 mutációja – androgén recptor Inaktív gén Enhancer Promoter Start Hormon-Rec komplex Aktív Aktivált enhancer mRNS szintézis OK: Xq11-12 mutációja – androgén recptor

Hermafroditizmus Valódi hermafroditizmus A testben fellelhető mind a két nemre jellemző ivarszerv/szövet A külső nemi szervek közül megjelenésben általában az egyik dominál Formái 46XX – SRY transzlokáció vagy 46XXY –Y vesztéssel 46XY – Y pontmutációja miatt 46XX/46XY mozaicizmus (A hermafroditizmus gerinctelenek és növények esetében gyakori)

Hermafroditizmus Pseudohermafroditismus Az egyik nemre jellemző gonád és ellentétes nemi /anatómiai megjelenés Ph masculinus Kedvert gonáddiszgenezis (45X/46XY – csíkgonád/here) Tesztikuláris feminizáció (46XY – Y pontmutáció – here ösztrogént termel; receptorok nem kötik a ligandot) Ph femininus Adrenogenitális szindróma (androgén kezeléssel indukált kórkép)

X kromoszóma inaktiválódása A „géndózis kompenzáció” kifejeződése Számfeletti X krsz. esetében csupán 1 aktív X krsz. marad aktív nBarr = nX – 1 X recesszív mutáció esetében nők egyes sejtjei „funkcionális hemizigóták” és ezért betegek lehetnek A dóziskompenzáció másik módja: X aktivitásbeli eltérése a két nemben

XY XX ‘Dobverő’ Barr-testek

X kromoszóma inaktiválódása (1) Xist expressziója gátló faktor Gátló faktor LINE segít a hatás kiterjesztésében Xist RNS általi fedés

X kromoszóma inaktiválódása (2) Transzkripcionális „silencing” Aszinkron replikáció időzítése MacroH2A szaporulat H3 és H4 hipoacetilálódás

Xist transzkripciója embrionális őssejtben Mindkét X krsz. Xist-je aktív RNS fedi az inaktiválódott X krsz.-át Csak az inaktív „RNS-fedett” X-krsz. látható

XY XX > Mary F. Lyon XY X =

X kromoszóma inaktiválódása Egészséges nőkben a fejlődés korai szakaszában az egyik X krsz. random módon inaktiválódik Az utódsejtekben is u.a. az X krsz. inaktíválódik Az inaktiválódás az Xq13 termékétől (Xist) függ Látszólag az összes X krsz gén gátolt (kivétel az inaktivációban részt vevő gének) A nők mozaikok, mivel apai és anyai krsz. egyaránt inaktiválódnak Férfiak: konstitucionális hemizigóták Nők: funkcionális hemizigóták

PAR régiók PAR = pseudo autoszomális régió Soha nem inaktiválódnak A két nemi krsz karjainak végén található Szakaszok PAR1 – 2.6 Mb; PAR2 – 320 kb Lehetőség a részleges meiotikus X-Y párosodásra „Kötelező crossing over” PAR1-ben (pl. Xg vércsoport, IL-3 receptor)

Nemi differenciálódás zavarait okozó gyakori elváltozások SRY mutációi Androgén bioszintézis zavara Androgén receptor mutációi AMH hibái XY/XO mozaicizmus Wntés WT-1 mutációi (gononephrotom differenciálódásának zavara)