Раскрыта тайна Х-хромосом (MGH, август 2020)

Исследователи из Массачусетского госпиталя общего профиля (Massachusetts General Hospital) разгадали загадку, которая долгое время мучила ученых: каким образом человеческий женский организм и организм других млекопитающих женского пола решает какую из двух Х-хромосом, которые получает каждая клетка женского организма, необходимо активировать, а какую из двух необходимо отключить?

https://www.massgeneral.org/news/press-release/sex-chromosomes-talk-during-development-female-embryo

В прорывном исследовании, результаты которого были опубликованы 17 августа 2020 г., группа ученых обнаружила роль важного фермента в феномене известного как инактивация одной Х-хромосомы, что является важным процессом в нормальном развитии женского организма. Когда этот процесс нарушается, то развиваются связанные с Х-хромосомой генетические болезни. 

Более половины века ученые знали, что млекопитающие женского пола проходят процесс инактивации одной Х-хромосомы в процессе эмбриогенеза. У женщин имеются две копии Х-хромосомы и каждый несет в себе гены. Экспрессия генов из обеих Х-хромосом будет токсичным для клеток, но тоже самое будет, если будут инактивированы обе Х-хромосомы. Чтобы избежать печальной участи, женский организм развил механизм, который инактивирует, другими словами, отключает, одну из двух Х-хромосом.

Годами ученые пытались понять, каким образом происходит инактивация одной Х-хромосомы. В 2006 году группой ученых из Массачусетского госпиталя общего профиля, отделения молекулярной биологии, удалось показать, что во время эмбрионального развития две Х-хромосомы на короткое время сходятся, то есть "спариваются".

С тех пор, эта же группа ученых обнаружила убедительные данные, что спаривание двух Х-хромосом необходимо для женского организма, чтобы решить, какую из Х-хромосом необходимо инактивировать. Но до данного момента никто не знал, что две Х-хромосомы "говорят друг другу", чтобы принять это решение. 

Чтобы обнаружить это, ученые разработали сложные молекулярные инструменты, которые позволили им изучить ключевые протеины, задействованные в инактивации одной Х-хромосомы. До сих пор было очень затруднительно выполнить данные измерения. К данному моменту уже было известно, что обе Х-хромосомы идентичны, то есть симметричны по структуре, имеют экспрессию одинаковых генов. 

Что очень важно, обе Х-хромосомы дают экспрессию некодирующей РНК, называемой Xist. Данная РНК играет важную роль в инактивации одной Х-хромосомы. Однако, обе Х-хромосомы имеют экспрессию другого вида РНК, которая называется Tsix, и которая блокирует Xist и препятствует инактивации одной Х-хромосомы.

В представленном исследовании, ученые продемонстрировали, что фермент под названием DCP1A в случайном порядке выбирает одну из двух Х-хромосом, к которой он и присоединяется, что приводит к "обезглавливанию" защитного покрытия Tsix, что делает данную РНК нестабильной. Однако, так как фермент DCP1A имеется в очень малом количестве, то его только достаточно, чтобы прикрепиться к одной Х-хромосоме. Таким образом, фермент DCP1A включает весь каскад инактивации одной Х-хромосомы. 

Как результат, протеин под названием CTCF, который является клеем, держащим две Х-хромосомы спаренными, присоединяется к нестабильной Tsix РНК и приводит к перманентному отключению. Далее, Xist имеет возможность заглушить данную Х-хромосому. 

Таким образом, ключевым здесь является, что "DCP1A в случайном порядке выбирает одну из двух Х-хромосом" . 

Авторы отмечают, что DCP1A позволяет двум Х-хромосомам провести судьбоносный "разговор" . 

Авторы также отмечают, что имеется множество других примеров, где наш организм должен выбрать, какая копия из генов должна получить экспрессию для поддержания здорового состояния. Данное открытие поможет ученым понять, как происходят другие молекулярные "беседы" в клетке. 


Автор обзоров мировой медицинской периодики на портале MedElement - врач общей практики, хирург Талант Иманалиевич Кадыров.

Закончил Киргизский Государственный медицинский институт (красный диплом), в совершенстве владеет английским языком. Имеет опыт работы хирургом в Чуйской областной больнице; в настоящий момент ведет частную практику.

Регулярное повышение квалификации: курсы Advanced Cardiac Life Support, International Trauma Life Support, Family Practice Review and Update Course (Англия, США, Канада).

Посмотреть другие обзоры