Ключевую роль в случайной инактивации одной из Х-хромосом играет ген XIST (X-inactive specific transcript, или X-специфический транскрипт неактивной Х-хромосомы)143. Это очень странный ген. Он производит не инструкцию для сборки белка-рабочего, а самого “рабочего” – длинную РНК, которая обволакивает Х-хромосому, как кокон, и “усыпляет” ее. С XIST транскрибируются гигантские РНК, состоящие из 17 тысяч нуклеотидов. Эти РНК не используются в качестве матриц для синтеза белков, а работают сами по себе. Они, несомненно, принимают участие в установлении неактивного состояния, так как Х-хромосома, у которой отсутствует район гена XIST, никогда не инактивируется. Если же ген XIST искусственно перенести на аутосому, то она инактивируется.
РНК XIST действует только на ту хромосому, которая его произвела, а не инактивирует все подряд. Создается впечатление, что эта молекула работает строго локально, расползаясь вдоль по хромосоме от места транскрипции. Она окутывает Х-хромосому, словно кокон. На этот кокон немедленно собираются различные белковые комплексы инактивации генов и блокируют транскрипцию почти всех генов хромосомы. Запомните это “почти”. Чуть позже мы поговорим о генах, которые избегают инактивации.
До начала инактивации обе Х-хромосомы производят немного РНК из гена XIST. Во время инактивации та Х-хромосома, которая останется активной, выключает XIST, а та, что инактивируется, напротив, включает его транскрипцию на полную мощность. Как только процесс инактивации завершен, отпадает необходимость в работе генов-выключателей. Х-хромосомы автоматически воспроизводят свое состояние (одна – активное, другая – молчащее) при каждом делении клеток.
Ряд генов неактивной Х-хромосомы ускользает от инактивации. Мы полагаем, вы уже догадались, что это гены, которые находятся в районе спаривания с Y-хромосомой, – это гены, присутствующие и на Х–, и на Y-хромосомах. И у XY-самцов таких генов по паре, и у XX-самок их столько же – этим генам не нужна компенсация дозы. Но и в других районах Х-хромосомы есть гены, которые инактивируются не полностью, не навсегда и не во всех тканях, либо не инактивируются вовсе.
Молекулярные механизмы инактивации Х-хромосом наиболее подробно исследованы у мыши, гораздо хуже – у человека. У кошки они не исследованы вовсе. То, что мы написали выше, касается мыши. У человека все немного не так. Как у кошки – не знает никто.