На женскую половую хромосому возложили ответственность за мужское бесплодие

Сравнительный генетический анализ X-хромосомы («женской» половой хромосомы) человека и мыши, проведенный специалистами из Whitehead Institute for Biomedical Research (Кэмбридж, штат Массачусетс), выявил ее ранее не известную двойную биологическую роль и опроверг представление об X-хромосоме, как о наиболее стабильной в геноме. Как оказалось, она не только определяет женские половые признаки, но и содержит сравнительно недавно появившийся в ходе эволюции пул генов, влияющих на мужскую репродуктивную функцию. Работа опубликована 21 июля в журнале Nature Genetics.

Сотрудники лаборатории под руководством Дэвида Пейджа (David Page) впервые применили для изучения Х-хромосомы разработанный ими ранее для изучения Y-хромосомы метод высокоточного генетического секвенирования, позволяющий выявлять в структуре ДНК короткие взаимно комплементарные участки, имеющие «зеркальные» последовательности нуклеотидов. Целью группы являлась проверка «закона Оно», предложенного японским генетиком Сузуму Оно (Susumu Ohno) в 1967 году. Согласно его предположению, разные группы млекопитающих имеют доставшуюся от единого предка общую структуру ДНК и набор генов в Х-хромосоме, эволюция которой, согласно «закону Оно», замедлилась из-за выключения второй ее копии в геноме женских особей.

Проверку Пейдж и его коллеги провели на примере Х-хромосомы человека и мыши, разделившихся в ходе эволюции около 80 миллионов лет тому назад. Хотя геномы обеих особей давно расшифрованы, что касается человеческой Х-хромосомы, то в ней оставались дублированные регионы, не поддающиеся расшифровке ранее существовавшими методами. Группе Пейджа, благодаря своей методике, удалось полностью восстановить эти пробелы, а затем сравнить человеческую и мышиную версию Х-хромосомы.

Как и ожидалось, Х-хромосомы обоих видов содержат порядка 95 процентов стабильных общих однокопийных генов, активных как в мужском, так и в женском организме, мутации в которых вызывают так называемые рецессивные хромосомные заболевания по Х-хромосоме - гемофилию, мускульную дистрофию Дюшенна и другие.

В то же время, в нарушение «закона Оно», было обнаружено 340 генов, не являющихся общими для двух видов - 144, характерных исключительно для человека, и 197 - исключительно для мышей. При этом 107 человеческих генов, содержащихся в нескольких копиях во вновь секвенированных дублированных участках, по-видимому, подверглись изменениям в сравнительно недавнее время, что заставило Пейджа и его коллег предположить, что этот пул генов появился уже после разделения видов.

Анализ их экспрессии в восьми образцах различных тканей организма, принадлежащих мужчинам и женщинам, показал, что вновь идентифицированные гены по большей части не активны в «женских» тканях, а, наоборот, наиболее активны в тканях тестикул, причем именно в тех участках, в которых происходит выработка сперматозоидов.

Полученные результаты, полагают авторы, говорят о том, что роль Х-хромосомы с биомедицинской точки зрения требует пересмотра. В частности, считает Пейдж, не исключено, что именно вновь выявленные гены могут отвечать за мужское бесплодие и рак яичек.