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Perché c'è una differenza così grande nell'espressione genica tra i sessi? Scopriamo il segreto della compensazione del dosaggio!
Dal punto di vista biologico, le differenze di sesso tra vari animali e piante si riflettono spesso in differenze significative nei loro genomi e nell'espressione genica. Per conciliare le differenze nell'espressione genica causate dal diverso numero di cromosomi sessuali negli organismi, questi ultimi hanno sviluppato un meccanismo di compensazione del dosaggio. Questo fenomeno non è limitato a una determinata specie, ma è un meccanismo di adattamento allo squilibrio dell'espressione genica tra i diversi sessi in molteplici linee evolutive.
La compensazione del dosaggio, il processo mediante il quale l'espressione genica viene bilanciata tra i sessi, ha profonde implicazioni biologiche.
Negli esseri umani e in molti altri mammiferi, le cellule femminili inibiscono casualmente la trascrizione di uno dei loro cromosomi X, garantendo che venga espresso allo stesso livello dei maschi. In questo caso, entrambi i sessi hanno lo stesso numero effettivo di cromosomi X nelle loro cellule, un importante esempio di espressione genica bilanciata.
Diversi meccanismi di compensazione del dosaggio
I meccanismi di compensazione del dosaggio variano tra le specie, ma possono essere riassunti in tre forme principali: inattivazione casuale del cromosoma X, doppia trascrizione di un cromosoma X maschile e ridotta espressione di entrambi i cromosomi X negli individui intersessuali. Metà.
Inattivazione casuale del cromosoma XL'inattivazione casuale del cromosoma X è stata osservata nei mammiferi come gli esseri umani e i topi. Questo processo fu scoperto per la prima volta da Murray Barr e Ewert Bertram nel 1949. Descrissero una struttura presente nelle cellule femminili dei mammiferi, nota come corpo di Barr, che in realtà era la condensazione di un cromosoma X in più.
La legge dell'inattivazione casuale del cromosoma X fa sì che ogni cellula femminile esprima un solo cromosoma X, garantendo così l'equilibrio dell'espressione genica.
Doppia trascrizione di un cromosoma X
In specie come il moscerino della frutta (Drosophila melanogaster), i maschi hanno un cromosoma X e compensano triplicando la trascrizione di quel cromosoma X. Questo meccanismo fu proposto per la prima volta da H.J. Muller nel 1932 e successivamente molti scienziati verificarono l'esistenza di questo fenomeno nei moscerini della frutta.
L'espressione dei due cromosomi X negli ermafroditi è dimezzata
Nel verme Caenorhabditis elegans, i livelli di espressione genica dei due cromosomi X negli ermafroditi vengono regolati in modo da dimezzarsi, così da garantire un rapporto tra i sessi equilibrato. In questo processo, il complesso di compensazione del dosaggio (DCC) aiuta a completare questo cambiamento, consentendo che l'espressione dei due cromosomi X sia coerente durante lo sviluppo embrionale.
Altri metodi specie-specifici
Oltre ai tre meccanismi principali sopra menzionati, alcuni uccelli, come i polli (sistema ZZ/ZW), silenziano selettivamente solo alcuni geni sul cromosoma Z ridondante anziché l'intera combinazione genica quando si raggiunge l'equilibrio dell'espressione genica. Questo diverso metodo di compensazione del dosaggio fa sì che i polli maschi esprimano solo una parte dei geni sul cromosoma Z, con conseguente silenzio incompleto.
I meccanismi di compensazione del dosaggio nelle diverse specie mostrano come gli organismi adattano l'espressione genica per adattarsi alle differenze tra i sessi.
Nel complesso, il meccanismo di compensazione del dosaggio illustra come gli organismi si siano evoluti per affrontare le sfide poste dalle differenze nell'espressione genica tra testicoli e ovaie. Ciò non solo rivela la complessità della biologia, ma riflette anche l'importante ruolo della selezione naturale nella regolazione genetica. Come sottolineano i ricercatori, le differenze nell'espressione genica causate da questi meccanismi hanno profonde implicazioni per la sopravvivenza e la riproduzione degli organismi, quindi una maggiore comprensione delle differenze nella regolazione genica tra i sessi influenzerà la nostra comprensione della genetica e della biologia evolutiva. Che dire della cognizione ?
