: 08.08.2024
Женские клетки сами выбирают, какую из двух своих Х-хромосом «отключить»
Ранее считалось, что во всех клетках женского организма, которые, как известно, имеют пару Х-хромосом, инактивирована одна и та же – полученная либо от отца, либо от матери. Но результаты недавних исследований показывают, что в реальности все обстоит далеко не так
Как известно, геном здорового человека содержит 23 пары хромосом, причем две из них – так называемые половые. Одна из них присутствует у людей обоих полов – это Х-хромосома. У мужчин пару ей составляет маленькая «мужская» Y-хромосома, на которой расположены гены, отсутствующие у женщин. У женщин X-хромосомы целых две, хотя фактически лишь одна из них работает, тогда как вторая инактивирована.
Х-хромосома содержит, помимо генов, участвующих в работе репродуктивной системы, еще и регуляторные гены, задействованные в базовых биологических процессах: модификации хроматина (материала хромосом), клеточном делении, синтезе, модификации и деградации белков. При этом одну из этих важных хромосом женщина получает от матери, вторую – от отца.
Международная группа ученых при анализе данных проекта «1000 геномов» обнаружила удивительный факт, что, к примеру, в клетках сердечной мышцы или иммунной системы человека могут быть активны Х-хромосомы от разных родителей. Позже в экспериментах на лабораторных мышах исследователи подробнее изучили этот феномен.
Все дело в том, что, как и другие хромосомы, материнская и отцовская Х-хромосомы не идентичны – они могут содержать разные варианты одного и того же гена, в том числе отличающиеся лишь на одну «букву»-нуклеотид (однонуклеотидные полиморфизмы).
Судя по уже имеющимся данным, за счет случайных процессов у эмбриона могут формироваться клеточные клоны, в которых будет активна либо «отцовская», либо «материнская» Х-хромосома. Затем в ходе развития зародыша в результате отбора начинают доминировать клоны, у которых окажется инактивирована Х-хромосома с каким-либо «вредным» генным вариантом. Другими словами, клетки сама «выбирает», какая хромосома лучше подходит для выполнения ее конкретных задач.
И здесь возникает много вопросов: эти разные клоны клеток просто сосуществуют или как-то взаимодействуют друг с другом? Как сцепленные с этой хромосомой генетические варианты влияют на развитие организма? Оказывает ли влияние такое селективное «использование» Х-хромосомы в определенных тканях на вероятность появления патологий?
Чтобы найти ответы на эти вопросы, исследователи создали генно-инженерных мышей, Х-хромосомы которых несли один из нефункциональных вариантов гена STAG2. Белок, кодирующий этот ген, является частью белкового комплекса когезина, который участвует в процессе удвоения ДНК, а также в регуляции активности ряда генов, в том числе важных для работы иммунитета.
В случае мутации STAG2 R370 синтез этого белка нарушается. У самцов генно-инженерных мышей этот нефункциональный генный вариант содержала их единственная Х-хромосома, тогда как у самок – одна или обе Х-хромосомы.
Выяснилось, что у самок, имеющих мутантный ген на одной Х-хромосоме и обычный на другой, клетки-предшественники лимфоцитов оказались неспособны формировать полноценные иммунные клетки. При этом у самцов и самок, клетки которых несли лишь гены STAG2 R370, лимфоциты образовывались на практически нормальном уровне.
Исследователи пришли к выводу, что образованию лимфоцитов препятствует не мутантный вариант гена STAG2 как таковой, а конкуренция с клетками, у которых имелась и нормально работала обычная версия гена. В присутствии последних клоны, несущие STAG2 R370, не могли развиваться как лимфоидные. Зато в отсутствие «нормальных» конкурентов и у мутантных клеток появляется возможность стать лимфоцитами.
В классических парадигмах клеточной конкуренции считается, что проигравшие клетки погибают в результате апоптоза (клеточного самоубийства) и не вносят свой вклад во взрослый организм. Но исследователи установили, что в этом случае вклад клонов с вариацией гена STAG2 оказался довольно велик: около половины в сердце и головном мозге, чуть меньше в скелетных мышцах, и лишь в лимфоидных тканях он практически приблизился к нулевому значению.
Так что Х-сцепленная конкуренция клеток вовсе не устраняет Х-сцепленное генетическое разнообразие, которое играет, по-видимому, важную роль в развитии организма.
Фото: https://www.needpix.com
Публикации по теме:
Две активные Х-хромосомы в плаценте защищают женский эмбрион от задержки в развитии
Мужская Y-хромосома полностью «расшифрована»
: 08.08.2024 
