Женская хромосома работает на мужчин

Ученые открыли в, казалось бы, хорошо изученной Х-хромосоме неизвестные до сих пор гены, которые работают только в семенниках. По-видимому, они участвуют в производстве сперматозоидов и имеют отношение к мужскому бесплодию и раку семенников.

В клетках человека содержится пара половых хромосом: женская Х-хромосома и мужская Y-хромосома. Хотя в то время как Y-хромосома, действительно, мужская, Х-хромосома, скорее, общая. Ведь она имеется и у мужчин, которые получают ее от матери, только в одном экземпляре. Она содержит множество генов, необходимых для жизнедеятельности любого организма, независимо от пола. В том числе, содержит гены, мутации в которых приводят к серьезным заболеваниям – таким как гемофилия, мышечная дистрофия Дюшена, дальтонизм. Эти заболевания, ассоциированные с Х-хромосомой, в подавляющем большинстве случаев проявляются у мужчин, поскольку те имеют только одну Х-хромосому.

У женщин дефектный ген компенсируется здоровым геном на парной Х-хромосоме, а у мужчин его компенсировать нечем. Поэтому гемофилией или дальтонизмом чаще всего болеют мужчины, хотя получают они эти заболевания от своих матерей.

Неизвестную до сих пор ипостась Х-хромосомы открыли ученые из Института биомедицинских исследований Уайтхеда, подразделения Массачусетского технологического института, о чем написали в последнем выпуске журнала NatureGenetics .

Оказывается, эта женская половая хромосома имеет участок с совершенно неожиданной функцией - он несет гены, специализированные для производства сперматозоидов.

Наряду с открытием неизвестной стороны Х-хромосомы, ученые выяснили еще одно ее свойство. До сих пор считалось, что, в отличие от Y-хромосомы, Х-хромосома стабильна. Теперь же биологи выяснили, что она претерпевала довольно быстрые эволюционные изменения. Взятые вместе, эти результаты заставляют пересмотреть ее биологическое и медицинское значение. Х-хромосома считалась очень хорошо изученной, в том числе потому, что она ассоциирована с перечисленными выше заболеваниями. Однако когда ученые взялись за тщательный анализ нуклеотидной последовательности Х-хромосомы, они обнаружили детали, ранее ускользавшие от внимания. Лаборатория профессора Дэвида Пэйджа , где произошло открытие, была известна своими работами в области изучения Y-хромосомы. И вот они взялись за другую половую хромосому, поставив задачу сравнить ее нуклеотидную последовательность у человека и мыши. Цель работы состояла в том, чтобы проверить устоявшееся среди специалистов мнение, что Х-хромосома консервативна и поэтому практически одинакова у всех млекопитающих.

Для проведения точного сравнения группа заново секвенировала человеческую Х-хромосому, применив оригинальный метод Пэйджа, разработанный в сотрудничестве со специалистами Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Они повысили точность секвенирования, что позволило им заполнить имеющиеся ранее «дыры» в нуклеотидной последовательности. Кроме того, исследователи обнаружили так называемые «палиндромы» - участки, в которых нуклеотидная последовательность повторяется в перевернутом виде, как в зеркале. Стандартный подход игнорировал эти участки. Уточненную структуру Х-хромосомы биологи выложили в общий доступ для использования в научном сообществе.

Проведя сравнение, ученые выяснили, что Х-хромосомы человека и мыши имеют примерно 95% общих генов, причем практически все эти гены экспрессируются у обоих полов. Наряду с этим, они обнаружили 340 генов, которые отличают человека от мыши. Очевидно, они сформировались в течение 80 млн лет, которые прошли со времени общего предка мыши и человека.

Анализ их экспрессии выявил, что эти гены активны почти исключительно в клетках семенников, где они принимают участие в продукции сперматозоидов. Для более точного понимания их работы необходимы дальнейшие исследования.

«Эта группа генов крайне важна для медицинской генетики, - считает Якоб Мюллер, первый автор статьи. – Поскольку они расположены на Х-хромосоме, то наследуются не по законам Менделя . Теперь, когда мы нашли их расположение, мы можем начать анализировать их биологическое значение».

Ученые считают, что эти гены, вероятно, играют важную роль в болезнях, связанных с мужской репродукцией, бесплодием, возможно, с раком семенников.

«Х-хромосома считалась наиболее изученной в человеческом геноме, — подчеркнул Дэвид Пэйдж. — Но ее неизвестная до сих пор сторона состоит в том, что она быстро эволюционирует и, по-видимому, участвует в репродуктивной функции мужчин. Наши результаты продемонстрировали двойную роль Х-хромосомы. Эта новая книга, которую еще предстоит написать».