Людський ембріон вибирає собі гени одного з батьків унікальним способом.
Досі вчені думали, що людина використовує ті ж механізми, що і миші. Виявилося, що мишачі механізми в людських клітинах не спрацьовують.
У соматичних (нестатевих) клітинах самок ссавців міститься дві X-хромосоми; в клітинах самців - одна X-хромосома і одна Y-хромосома. Саме в Х і Y-хромосомах виявляються основні генетичні та фенотипічні відмінності між особинами чоловічої та жіночої статі.
Порівняно з X-хромосомою, Y-хромосома - просто залишок свічки, що залишився після мільйонів років еволюції. Чоловіча хромосома втратила велику частину генів, залишивши кілька десятків тих, які життєво необхідні самцям.
Жіноча ж хромосома - велика і красива огрядна панночка: і за розмірами, і за кількістю генетичної інформації вона багаторазово перевищує свого хисткого супутника.
Хромосома замовкаєУ жіночому організмі закладено більше і генетичного сенсу, і генетичного сміття (можливих мутацій). Якщо врахувати, що у самок ще й дві Х-хромосоми, то виходить, що організм просто переповнений генетичною інформацією.
Щоб компенсувати зайву дозу гена, ще на початкових стадіях ембріогенезу у самок інактивується одна з Х-хромосом. В принципі, таким способом жіночий організм захищається і від генетичних хвороб, які зв`язані з статевою хромосомою.
Вперше феномен інактивації Х-хромосоми описала Мері Лайон (Mary F. Lyon) в 1961 році. Потім в експериментах з мишами вчені з`ясували, що цей багатоступінчастий процес відбувається поступово, але на стадіях, коли ембріон складається всього лише з декількох клітин: активізується локус Xict, утворюється велика кількість кислоти, під дією якої реорганізується структура хроматину (хроматин - це хромосома в «розпущеному» стані). Нарешті, «замовкають» (метилюються) більшість або навіть всі гени однієї з жіночих хромосом - Х-хромосома перетворюється в тільце Барра.
У сумчастих процес інактивації Х-хромосоми специфічний. Наприклад, у кенгуру інактивовані всі батьківські хромосоми. Тобто кенгурята-доньки за статевими хромосомами будуть схожа на матір. А ось у плацентарних ссавців інактивація Х-хромосом в кожній клітині відбувається спонтанно, незалежно один від одного.
Виходить, що жіночі особини частково складаються з двох ліній клітин - в одних працює материнська Х-хромосома, в інших - батьківська. В принципі, в нормальному організмі мозаїцизм жіночого організму непомітний. Зате якщо в одну з Х - хромосом закралася мутація, то вона дає про себе знати в тих клітинах, де активована патологічна хромосома.
Наприклад, у людей з ангідротичною ектодермальною дисплазією потові залози розвиваються не тільки на тих ділянках тіла, де зібрані клітини з мутантною хромосомою. Тобто людина в цьому випадку потіє частинами.
Не мишача інактиваціяТонкощі Х-інактивації вивчені, в основному, на прикладі мишей. Тим не менш, особливості цього процесу мають важливе значення для медичних і фундаментальних досліджень. Від того, яка Х-хромосома буде працювати в організмі дитини, залежить не тільки рівномірність потовиділення, але і прояви синдрому Ретта - захворювання, про яке Infox.ru писав у статті «Гіперактивне генетичне сміття руйнує мозок».
Дослідники з наукових центрів Франції під керівництвом Ікухіро Окамото з Інституту Кюрі (Institut Curie) простежили за тим, як зародки кроликів, мишей і людей вибирають, на кого вони будуть схожі.
Для експерименту вчені проводили запліднення in vivo та in vitro. Людські зародки вчені отримували методами IVF (запліднення в пробірці) і ICSI (інтрацитоплазматичне запліднення). Для експерименту також були використані заморожені і тільки що отримані абортивні матеріали.
Про роботу затихаючого механізму вчені судили за наявності транскрипта Xict (специфічної РНК, яка перетворює нормальну Х-хромосому у тільце Барра) і по функціонуванню Х-хромосомних генів.
Генетики з`ясували, що мишачі ембріони набагато раніше визначаються з тим, чиї гени вони будуть носити. Так, на стадії 4-8 клітин майбутнє мишеня вже включає локус Xict, який розподіляє чоловічі та жіночі ролі між різними клітинами одного організму. Людські та кролячі ембріони включають Xict трохи пізніше, але до імплантації ембріона.
Причому, цей регулятор дає про себе знати і в чоловічих і жіночих Х-хромосомах одночасно. Однак інактивації Х-хромосом при цьому не відбувається. Трохи пізніше в деяких кролячих клітинах відключається відразу дві Х-хромосоми, в інших клітинах «вимикач» діє більш розбірливо.
У людському ембріоні всі Х-хромосоми залишаються працездатними навіть коли клітини розмножилися до розміру цілком помітної кульки - бластоцисти. Однак, активоване Xict ніяк не позначається на працездатності Х-хромосом.
Спираючись на отримані результати, вчені зробили висновки, що мишачі закони не працюють ні в кролячих, ні в людських клітинах.
«Тварини вимагають одного і того ж результату різними генетичними механізмами, - пояснюють автори дослідження. - Ми припускаємо, що у людини спрацьовує ген, розташований трохи нижче всім відомого Xict».
