Okamoto, I. et al. Epigenetic dynamics of imprinted X inactivation during early mouse development. Science 17 Dec 2003 (doi:10.1126/science.1092727)
FURTHER READING Reik, W. & Walter, J. Genomic imprinting: parental influence on the genome. Nature Rev. Genet.2, 21–32 (2001)
Wilkins, J. F. & Haig, D. What good is genomic imprinting: the function of parent-specific gene expression. Nature Rev. Genet.4, 359–368 (2003)
All female mammals have one of their two X chromosomes randomly inactivated in every somatic cell to ensure that X-linked gene dosage is equal in males and females. X chromosome inactivation occurs during early development of female embryos, in a process that is thought to be tightly linked to early differentiation events. New work by Edith Heard and colleagues recently published in Science shows that X-chromosome inactivation occurs earlier than previously indicated and highlights the surprising lability of X-chromosome inactivation in female mouse embryos.
В предыдущей работе было показано, что эмбрионы самок испытывают три волны инактивации Х-хромосомы, которые коррелируют с тремя наиболее ранними ступенями дифференцировки. Сначала дифференцируются два клона трофоэктодерма и первичная (primitive) энтодерма, это даёт внеэмбриональные клоны. Обычно отцовская X хромосома (Xp) инактивируется в этих двух клонах. Это происходит как результат импринтинга предрасположенности Xp к инактивации и импринтинга резистентности материнской Х хромосомы (Xm) к инактивации. Треться волна диффференцировки затрагивает клетки эпибласта из inner cell mass (ICM), где инактивация Х хромосомы происходит случайно. Как импринтированная, так и случайная инактивация Х хромосом использует , уникальную нетранслируемую РНК, которая покрывает оболочкой Х хромосому, для индукции в ней молчания. Xist экспрессируется начиная с двух- четырех-клеточной стадии с самой ранней экспрессией только с локуса в Xp.
Для выяснения дальнейшей кинетики инактивации импринтируемых Х хромосом во время раннего развития Heard и др. исползовали комбинацию RNA fluorescence in situ hybridization (FISH) и иммунофлюоресценцию в одиночной клетке для определения уровня экспрессии Xist и инактивации Xp-хромосомы. Инактивация Xp-хромосомы м.б. измерена путём изучения количества белков, которые участвуют в инактивации Х хромосом, таких как H3 histone methylase и polycomb белки Eed/Enx1, а также, как полагают, по активности RNA polymerase II, характерным модификациям гистонов и по выявлению свежих транскриптов Х-сцепленных генов. Эти исследования показали, что Xp быстро инактивируется на стадии 4-х клеток. На стадии 32-клеток, Xp инактивирована почти во всех клетках и это сохраняется в трофэктодерме и первичной энтодерме. Однако во время роста ICM инактивация Xp устраняется и клетки быстро теряют Xist покрытие, Eed/Enx1 и гистоновые модификации, которые характерны для неактивного состояния Xp хромосомы. Устранение инактивации Xp делает возможной случайную активацию или материнской или отцовской Х хромосомы в клетках эпибласта после имплантации. Это указывает на высоко лабильное состояние Xp во время раннего развития и указывает на то, что ICM является критической джля устранениея инактивации Xp.
Почему эмбрионы мыши обнаруживают такую динамичную инактивацию Xp неясно, хотя это м.б. решением конфликта геномов родителей. Эта замечательная гибковсть Xp хромосомы во время пре-имплантационного развития подчёркивает важность ICM в репрограммировании эпигенетических признаков в раеннем эмбриональном развитии.