Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1059610.32607/20758251-2013-5-2-40-53ReviewsОбзорыResearch ArticleThe Evolutionary Pathway of X Chromosome Inactivation in MammalsЭволюционный путь процесса инактивации Х-хромосомы у млекопитающихShevchenkoA. I.ШевченкоA. И.
Russian Federation
zakian@bionet.nsc.ruZakharovaI. S.ЗахароваИ. С.
Russian Federation
zakian@bionet.nsc.ruZakianS. M.ЗакиянС. M.
Russian Federation
zakian@bionet.nsc.ruInstitute of Cytology and Genetics, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesИнститут цитологии и генетики СО РАНState Research Institute of Circulation PathologyНовосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения им.акад. Е.Н. Мешалкина Минздравсоцразвития РФInstitute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesИнститут химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН1506201352VOL 5, NO2 (2013)ТОМ 5, №2 (2013)405317012020Copyright ©; 2013, Shevchenko A.I., Zakharova I.S., Zakian S.M.Copyright ©; 2013, Шевченко A.И., Захарова И.С., Закиян С.M.2013Shevchenko A.I., Zakharova I.S., Zakian S.M.Шевченко A.И., Захарова И.С., Закиян С.M.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10596

X chromosome inactivation is a complex process that occurs in marsupial and eutherian mammals. The process is thought to have arisen during the differentiation of mammalian sex chromosomes to achieve an equal dosage of X chromosome genes in males and females. The differences in the X chromosome inactivation processes in marsupial and eutherian mammals are considered, and the hypotheses on its origin and evolution are discussed in this review.

Инактивация Х-хромосомы - сложный эпигенетический процесс, который существует у сумчатых и плацентарных млекопитающих. Предполагают, что возникновение этого процесса связано с дифференцировкой половых хромосом и необходимостью компенсации дозы генов Х-хромосомы у самцов и самок. В обзоре рассмотрены особенности процесса инактивации X-хромосомы у сумчатых и плацентарных, а также обсуждаются гипотезы о его происхождении и эволюции.

mammalsX chromosome inactivationXistмлекопитающиеинактивация Х-хромосомыXistThis work was supported by the RFBR (grant No. 12-04-31465 mol_a), the RAS Molecular and Cellular Biology Programme, and the Ministry of Education and Science of the Russian Federation (Agreement No. 8264).Работа поддержана РФФИ (грант №12-04-31465мол_а), Программой РАН «Молекулярная и клеточная биология», Министерством образования и науки РФ (соглашение 8264).[1] Bininda-Emonds O.R., Cardillo M., Jones K.E., MacPhee R.D., Beck R.M., Grenyer R., Price S.A., Vos R.A., Gittleman J.L., Purvis A. // Nature 2007, V.446, №7135, P.507-512[2] Lyon M.F. // Nature 1961, V.190, №4773, P.372-373[3] Escamilla-Del-Arenal M., Rocha S.T., Heard E. // Hum. Genet. 2011, V.130, №2, P.307-327[4] Grant J., Mahadevaiah S.K., Khil P., Sangrithi M.N., Royo H., Duckworth J., McCarrey J.R., Vandeberg J.L., Renfree M.B., Taylor W. // Nature 2012, V.487, №4706, P.254-258[5] Grützner F., Rens W., Tsend-Ayush E., El-Mogharbel N., O’Brien P.C., Jones R.C., Ferguson-Smith M.A., Graves J.A.M. // Nature 2004, V.432, №7019, P.913-917[6] Rens W., Grützner F., O’Brien P.C., Fairclough H., Graves J.A., Ferguson-Smith M.A. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2004, V.101, №46, P.16257-16261[7] Rens W., O’Brien P.C., Grützner F., Clarke O., Graphodatskaya D., Tsend-Ayush E., Trifonov V.A., Skelton H., Wallis M.C., Johnston S. // Genome Biol. 2007, V.8, №11, P.R423[8] Veyrunes F., Waters P.D., Miethke P., Rens W., McMillan D., Alsop A.E., Grützner F., Deakin J.E., Whittington C.M., Schatzkamer K. // Genome Res. 2008, V.18, №6, P.965-973[9] Deakin J.E., Chaumeil J., Hore T.A., Marshall Graves J.A. // Chromosome Res. 2009, V.17, №5, P.671-685[10] Deakin J.E., Hore T.A., Koina E., Graves J.A.M. // PLoS Genet. 2008, V.4, №7, P.e1000140[11] Ellegren H., Hultin-Rosenberg L., Brunstrom B., Dencker L., Kultima K., Scholz B. // BMC Biol. 2007, V.5, P.40[12] Itoh Y., Melamed E., Yang X., Kampf K., Wang S., Yehya N., Nas A., Replogle K., Band M.R., Clayton D.F. // J. Biol. 2007, V.6, №1, P.2[13] Rens W., Wallduck M.S., Lovell F.L., Ferguson-Smith M.A., Ferguson-Smith A.C. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010, V.107, №41, P.17657-17662[14] Wrigley J.M., Graves J.A. // J. Hered. 1998, V.79, №2, P.115-118[15] Kirsch J.A.W., Lapointe F.J., Springer M.S. // Aust. J. Zool. 1997, V.45, №3, P.211-280[16] Richardson B.J., Czuppon A.B., Sharman G.B. // Nat. New Biol. 1971, V.230, №13, P.154-155[17] Sharman G.B. // Nature 1971, V.230, №5291, P.231-232[18] Cooper D.W., Johnston P.G., Graves J.A.M. // Sem. Dev. Biol. 1993, V.4, №2, P.117-128[19] Hornecker J.L., Samollow P.B., Robinson E.S., Vandeberg J.L., McCarrey J.R. // Genesis 2007, V.45, №11, P.696-708[20] Hayman D.L., Martin P.G. // Genetics 1965, V.52, №6, P.1201-1206[21] Johnston P.G., Watson C.M., Adams M., Paull D.J. // Cytogenet. Genome Res. 2002, V.99, №1-4, P.119-124[22] Dementyeva E.V., Shevchenko A.I., Zakian S.M. // Bioessays 2009, V.31, №1, P.21-28[23] Heard E., Disteche C.M. // Genes Dev. 2006, V.20, №14, P.1848-1867[24] Okamoto I., Patrat C., Thépot D., Peynot N., Fauque P., Daniel N., Diabangouaya P., Wolf J.P., Renard J.P., Duranthon V., Heard E. // Nature 2011, V.474, №7350, P.239-240[25] Takagi N., Sasaki M. // Nature 1975, V.256, №5519, P.640-642[26] Dindot S.V., Kent K.C., Evers B., Loskutoff N., Womack J., Piedrahita J.A. // Mamm. Genome. 2004, V.15, №12, P.966-974[27] Mahadevaiah S.K., Royo H., VandeBerg J.L., McCarrey J.R., Mackay S., Turner J.M. // Curr. Biol. 2009, V.19, №17, P.1478-1484[28] Chaumeil J., Waters P.D., Koina E., Gilbert C., Robinson T.J., Graves J.A.M. // PLoS One 2011, V.6, №4, P.e19040[29] Kohlmaier A., Savarese F., Lachner M., Martens J., Jenuwein T., Wutz A. // PLoS Biol. 2004, V.2, №7, P.e171[30] Wutz A., Rasmussen T. P., Jaenisch R. // Nat. Genet. 2002, V.30, №2, P.167-174[31] Pullirsch D., Hartel R., Kishimoto H., Leeb M., Steiner G., Wutz A. // Development 2010, V.137, №6, P.935-943[32] Wutz A., Jaenisch R. // Molecular Cell 2000, V.5, №4, P.695-705[33] Helbig R., Fackelmayer F.O. // Chromosoma 2003, V.112, №4, P.173-182[34] Sarma K., Levasseur P., Aristarkhov A., Lee J.T. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010, V.107, №51, P.22196-22201[35] Hasegawa Y., Brockdorff N., Kawano S., Tsutsui K., Nakagawa S. // Dev. Cell. 2010, V.19, №3, P.469-476[36] Zakharova I.S., Shevchenko A.I., Shilov A.G., Nesterova T.B., Vandeberg J.L., Zakian S.M. // Chromosoma 2011, V.120, №2, P.177-183[37] Dementyeva E.V. // Status of gene expression and chromatin modifications in the active and the inactive X chromosomes in common voles. // A summary of PhD thesis. Novosibirsk: The Institute of cytology and genetics SB RAS. 2010, P.17[38] Chadwick B.P., Willard H.F. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2004, V.101, №50, P.17450-17455[39] Brinkman A.B., Roelofsen T., Pennings S.W., Martens J.H., Jenuwein T., Stunnenberg H.G. // EMBO Rep. 2006, V.7, №6, P.628-634[40] Chadwick B.P. // Chromosoma 2007, V.116, №2, P.147-157[41] Coppola G., Pinton A., Joudrey E.M., Basrur P.K., King W.A. // Sex Dev. 2008, V.2, №1, P.12-23[42] Shevchenko A.I., Pavlova S.V., Dementyeva E.V., Zakian S.M. // Mamm. Genome. 2009, V.20, №9-10, P.644-653[43] Csankovszki G., Nagy A., Jaenisch R. // J. Cell Biol. 2001, V.153, №4, P.773-784[44] Zhao J., Sun B.K., Erwin J.A., Song J.J., Lee J.T. // Science 2008, V.322, №5902, P.750-756[45] Hellman A., Chess A. // Science 2007, V.315, №5815, P.1141-1143[46] Kratzer P.G., Chapman V.M., Lambert H., Evans R.E., Liskay R.M. // Cell. 1983, V.33, №1, P.37-42[47] Zeng S.M., Yankowitz J. // Placenta 2003, V.24, №2-3, P.270-275[48] Reik W., Lewis A. // Nat. Rev. Genet. 2005, V.6, №5, P.403-410[49] Singh N., Ebrahimi F.A., Gimelbrant A.A., Ensminger A.W., Tackett M.R., Qi P., Gribnau J., Chess A. // Nat. Genet. 2003, V.33, №3, P.339-341[50] Ohlsson R., Paldi A., Graves J.A.M. // Trends Genet. 2001, V.17, №3, P.136-141[51] Turner J.M., Mahadevaiah S.K., Elliott D.J., Garchon H.J., Pehrson J.R., Jaenisch R., Burgoyne P.S. // J. Cell Sci. 2002, V.115, №21, P.4097-4105[52] Kalantry S., Purushothaman S., Bowen R.B., Starmer S., Magnuson T. // Nature 2009, V.460, №7255, P.647-651[53] Chaumeil J., Baccon P., Wutz A., Heard E. // Genes Dev. 2006, V.20, №16, P.2223-2237[54] Clemson C.M., Hall L.L., Byron M., McNeil J., Lawrence J.B. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006, V.103, №20, P.7688-7693[55] Zhang L.F., Huynh K.D., Lee J.T. // Cell 2007, V.129, №4, P.693-706[56] Chureau C., Prissette M., Bourdet A., Barbe V., Cattolico L., Jones L., Eggen A., Avner P., Duret L. // Genome Res. 2002, V.12, №6, P.894-908[57] Johnston C.M., Newall A.E., Brockdorff N., Nesterova T.B. // Genomics 2002, V.80, №2, P.236-244[58] Tian D., Sun S., Lee J.T. // Cell 2010, V.143, №3, P.390-403[59] Chureau C., Chantalat S., Romito A., Galvani A., Duret L., Avner P., Rougeulle C. // Human Molecular Genetics 2011, V.20, №4, P.705-718[60] Duret L., Chureau C., Samain S., Weissenbach J., Avner P. // Science 2006, V.312, №5780, P.1653-1655[61] Elisaphenko E.A., Kolesnikov N.N., Shevchenko A.I., Rogozin I.B., Nesterova T.B., Brockdorff N., Zakian S.M. // PLoS One 2008, V.3, №6, P.e2521[62] Hore T.A., Koina E., Wakefield M.J., Graves J.A. // Chromosome Res. 2007, V.15, №2, P.147-161[63] Davidow L.S., Breen M., Duke S.E., Samollow P.B., Mc-Carrey J.R., Lee J.T. // Chromosome Res. 2007, V.15, №2, P.137-146[64] Shevchenko A.I., Zakharova I.S., Elisaphenko E.A., Kolesnikov N.N., Whitehead S., Bird C., Ross M., Weidman J.R., Jirtle R.L., Karamysheva T.V. // Chromosome Res. 2007, V.15, №2, P.127-136[65] Nesterova T.B., Slobodyanyuk S.Y., Elisaphenko E.A., Shevchenko A.I., Johnston C., Pavlova M.E., Rogozin I.B., Kolesnikov N.N., Brockdorff N., Zakian S.M. // Genome Res. 2001, V.11, №5, P.833-849[66] Lee J.T. // Science 2005, V.309, №5735, P.768-771[67] Shevchenko A.I., Malakhova A.A., Elisaphenko E.A., Mazurok N.A., Nesterova T.B., Brockdorff N., Zakian S.M. // PLoS One 2011, V.6, №8, P.e22771[68] Migeon B.R., Lee C.H., Chowdhury A.K., Carpenter H. // Am. J. Hum. Genet. 2002, V.71, №2, P.286-293[69] Migeon B.R. // Nat. Genet. 2003, V.33, №3, P.337-338[70] Graves J.A. // Comp. Biochem. Physiol. A Comp. Physiol. Part A. 1991, V.99, №1-2, P.5-11[71] Carell L., Willard H.F. // Nature 2005, V.434, №7031, P.400-404[72] Forsdyke D.R. // Bioessays 2012, V.34, №11, P.930-933[73] Pack S.D., Borodin P.M., Serov O.L., Searle J.B. // Chromosoma 1993, V.102, №5, P.355-360[74] Lyon M.F. // Cytogenet. Cell Genet. 1998, V.80, №1-4, P.133-137[75] Bailey J.A., Carrel L., Chakravarti A., Eichler E.E. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000, V.97, №12, P.6634-6639[76] Mikkelsen T.S., Wakefield M.J., Aken B., Amemiya C.T., Chang J.L., Duke S., Garber M., Gentles A.J., Goodstadt L., Heger A., Jurka J., Kamal M., Mauceli E., Searle S.M., Sharpe T., Baker M.L., Batzer M.A., Benos P.V. // Nature 2007, V.447, №7141, P.167-177[77] Chow J.C., Ciaudo C., Fazzari M.J., Mise N., Servant N., Glass J.L., Attreed M., Avner P., Wutz A., Barillot E. // Cell 2010, V.141, №6, P.956-969