Što je genska doza?

Doziranje gena odnosi se na broj kopija gena prisutnih u genomu organizma, ili kompletnu “biblioteku” genetskih informacija. Mnogi organizmi, uključujući ljude, pohranjuju genetske informacije na uparenim kromosomima. Svaki član para kromosoma doprinosi “jednoj dozi” gena sadržanih na tom kromosomu. Spolni kromosomi, međutim, imaju tendenciju da se razlikuju između muškaraca i žena; ljudski muškarci imaju jedan X kromosom i jedan Y kromosom, dok ljudske žene imaju par X kromosoma. Postoje različiti regulatorni procesi poznati kao “kompenzacija doze” kako bi se osiguralo da doza gena ostane na odgovarajućoj razini i kod muškaraca i kod žena unatoč genetskoj neravnoteži uzrokovanoj različitim geni.

Općenito govoreći, više kopija gena – ili veća doza gena – rezultirat će povećanom ekspresijom proteina za koje geni kodiraju. Međutim, u značajnoj mjeri, geni na muškim i ženskim spolnim kromosomima izraženi su na usporedivim razinama unatoč razlici u doziranju gena. Da to nije slučaj, ženke sa svoja dva X kromosoma mogle bi pretjerano eksprimirati određene gene, ili bi mužjaci sa svojim jednim X i jednim Y kromosomom mogli nedovoljno eksprimirati određene gene. Bilo koja od ovih alternativa mogla bi uzrokovati ozbiljne mutacije ili smrt, stoga je važno da geni budu izraženi na usporedivim razinama unatoč razlici u doziranju gena.

Skup regulatornih mehanizama i procesa poznatih kao kompenzacija doze odgovoran je za održavanje ekspresije gena na odgovarajućim razinama. Različiti organizmi imaju različite načine reguliranja ekspresije svojih gena, a neki čak koriste više metoda kompenzacije doze. Ekspresija gena kod ljudskih ženki regulirana je X-inaktivacijom, kroz koju jedan od dvaju ženskih X kromosoma postaje neaktivno “Barrovo tijelo”. Rezultat X-inaktivacije je da i muškarci i žene imaju samo jedan X-kromosom koji zapravo izražava njegove genetske informacije i doprinosi doziranju gena.

U nekim organizmima, kao što su voćna mušica ili Drosophila melanogaster, ekspresija gena na muškom X kromosomu je udvostručena kako bi odgovarala dozi gena za dva X kromosoma žene. Okrugli crv, ili C. elegans, predstavlja zanimljiv slučaj, jer najčešće postoji kao hermafrodit s dva X kromosoma, iako neki imaju samo jedan spolni kromosom, X, i klasificirani su kao muški. Kompenzacija doze kod C. elegans rezultira djelomičnom represijom ekspresije gena na oba X kromosoma u hermafroditima.