Le donne: veri mosaici genici

La genetica ha permesso all’uomo di capire sempre più a fondo se stesso. Oggi infatti sappiamo come nel DNA ci siano scritte tutte le informazioni per il corretto funzionamento di ciascun individuo e come, nella razza umana, siano presenti due copie di ciascun gene, i cosiddetti alleli. Questa presenza in duplice copia, però, non riguarda i geni localizzati sui cromosomi del sesso, i quali sono responsabili di un fenomeno molto particolare che si verifica nelle donne: il mosaicismo genetico.

I cromosomi del sesso rappresentano la ventitre-esima coppia di cromosomi nel cariotipo. Vi sono due copie del cromosoma X nelle donne (XX), una copia del cromosoma X e una del cromosoma Y nell’uomo (XY). Antonio Piazzolla qui ci ha spiegato come venga determinato il sesso di un individuo.

Un accenno alla struttura dei cromosomi

Se ci soffermiamo ad analizzare i cromosomi sessuali la prima cosa che salta all’occhio è la loro differenza in lunghezza, che è correlata ovviamente con la quantità di geni presenti su di essi. Il cromosoma Y presenta per lo più quei geni codificanti per il differenziamento dei caratteri sessuali maschili primari (gonadi maschili, apparato riproduttore) e secondari (barba, tono di voce, ecc.); il cromosoma X, invece, presenta geni codificanti per centinaia di altre informazioni, necessarie alla sopravvivenza dell’individuo di entrambi i sessi.

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Si rifletta sul fatto che un individuo può sopravvivere con un solo cromosoma X, seppur presentando la sindrome di Turner, mentre il solo cromosoma Y non è sufficiente a garantire la vitalità. Perché allora le donne hanno due copie di questi geni e gli uomini una sola? La risposta risiede proprio nel mosaicismo che le donne presentano.

La scoperta dell’inattivazione dell’X

La risposta alla nostra domanda è stata data più di cinquanta anni fa, nel 1961, da Mary F. Lyon (1925-2014), una genetista inglese già membro della Royal Society. Al tempo la domanda che ci siamo appena posti mise in crisi gli scienziati.

Mary F. Lyon ipotizzò, e dimostrò, che le cellule femminili hanno sì due copie dei geni presenti sul cromosoma X, ma si comportano come se ne avessero una sola, eccezion fatta per quei geni codificanti i caratteri sessuali femminili. La Lyon indicò questo fenomeno con il nome di Lyonizzazione del cromosoma X.

Per dimostrare la sua tesi, Mary Lyon individuò nelle cellule di provenienza femminile, una caratteristica istologica: un corpo denso all’interno del nucleo. Questo era il cromosoma X inattivo (corpo di Barr).

Il mosaicismo genetico delle donne risiede proprio in questo, nella scelta casuale di quale dei due cromosomi X rendere attivo e quale no.

La lyonizzazione del cromosoma X

La lyonizzazione del cromosoma X è un fenomeno affascinante, complesso e ancora non pienamente compreso dal punto di vista molecolare. Lo si può osservare in ogni mammifero di sesso femminile ed è particolarmente evidente nelle gatte caliche le quali hanno una diversa espressione del gene “colore del pelo” a seconda di quale dei due cromosomi X è attivo in una determinata cellula, dando così il tipico pelo a macchie, caratteristico di queste gatte.

Il meccanismo di inattivazione di un cromosoma X è complesso e si basa su una regolazione genica particolarmente interessante. Quando lo zigote si trova allo stato di morula (circa venti cellule) entra in funzione il meccanismo di inattivazione. In ciascuna cellula viene inattivato casualmente uno dei due cromosomi. Ogni cellula agisce indipendentemente da tutte le altre, e questo crea appunto l’assetto a mosaico di ciascun individuo di sesso femminile. Una volta che queste venti cellule avranno inattivato un cromosoma X, tutte le cellule figlie da queste derivanti avranno lo stesso X inattivato.

Il meccanismo molecolare

Il meccanismo a disposizione della cellula per silenziare un cromosoma si basa sull’interazione tra DNA del cromosoma da silenziare e un RNA non codificante prodotto da un gene posto sullo stesso cromosoma: Il gene in questione è noto come XIST (X-inactive-specific-transcript). Il prodotto di questo gene causa una regolazione della regione chiamata centro di inattivazione dell’X (XIC), sul cromosoma di provenienza, per cui quest’ultimo risulta inespresso. Contemporaneamente sul cromosoma da mantenere attivo, si esprime un altro gene, TSIX, un gene anti senso a XIST, che, con meccanismi non molto chiari, non permette l’espressione del gene XIST.

Conclusioni

Le donne sono, come abbiamo visto, dei veri e propri mosaici genici. In ogni loro cellula possono essere espressi alternativamente i geni materni o paterni. La necessità di inattivare un cromosoma X permette tra le altre cose di difendersi da quelle patologie legate a questo cromosoma che si manifestano come recessive (daltonismo, emofilia A, ecc.) poiché al più queste donne saranno dei mosaici e non risulteranno affette.

In fin dei conti quando si dice che le donne sono più “complicate” degli uomini, forse, non si è proprio così distanti dalla realtà!