[Будь-здоров! 2] Загадки Y-хромосомы: хрупкое создание, которое скоро исчезнет
[Будь-здоров! 2] Загадки Y-хромосомы: хрупкое создание, которое скоро исчезнет
приветствует Вас!
Загадки Y-хромосомы: хрупкое создание, которое скоро исчезнет
Y-хромосома не похожа на остальные 45 хромосом человеческого генома. У нее
нет пары, она <собирает> в себе все возможные мутации и многие исследователи
уверены, что скоро мужская половая хромосома вовсе исчезнет. Тем более, как
выяснилось недавно, для размножения она не очень-то и нужна.
По прогнозам ученых, Y-хромосома человека потенциально может полностью
потерять свою функцию и исчезнуть из генома в течение следующих десяти
миллионов лет. <Мужская> половая хромосома значительно отличается от других
хромосом, и, в частности, от Х-хромосомы тем, что при размножении особи не
способна обмениваться генетическим участками. В результате ее наследственный
материал обеднел и хромосома накопила мутации, которые передаются из
поколение в поколение. Но не стоит паниковать: как показали последние
исследования, в будущем люди смогут заводить детей и без участия
Y-хромосомы.
Мужская особенность
До недавних пор считалось, что X- и Y-хромосомы появились около 300
миллионов лет назад, однако совсем недавно ученые выяснили, что хромосомное
определение пола отсутствовало еще 166 миллионов лет назад.
Согласно наиболее распространенной теории, X- и Y-хромосомы произошли от
пары идентичных хромосом, когда у древних млекопитающих возник ген, один из
аллелей которого направлял развитие организма по мужскому типу. Хромосомы,
несущие этот аллель, стали Y-хромосомами, а вторая хромосома в этой паре
стала X-хромосомой. Таким образом, X- и Y-хромосомы изначально отличались
лишь одним геном. Со временем, гены, полезные для самцов и вредные или не
имеющие значения для организма самок, стали развиваться в Y-хромосоме.
Y-хромосома не рекомбинирует с Х-хромосомой в процессе созревания половых
клеток (гаметогенеза), поэтому изменяться она может только в результате
мутаций. Полученная в результате генетическая информация не отбраковывается
и не <разбавляется> новыми вариациями генов, поэтому практически без
изменений передается от отца к сыну на протяжении многих поколений. Со
временем количество вредных мутаций неизбежно растет.
В процессе гаметогенеза сперматозоиды подвергаются множественным клеточным
делениям, и каждое из них предоставляет возможность для накопления мутаций.
К тому же сперматозоиды находятся в высокоокислительной среде яичек, которая
способствует появлению новых мутаций. Именно поэтому Y-хромосома <ломается>
намного чаще других хромосом.
Стоп распаду <мужской> хромосомы
В процессе эволюции Y-хромосома человека потеряла большую часть изначально
имевшихся в ней генов, и сейчас, по разным оценкам, содержит от 45 до 90
генов по сравнению с примерно 1400 генами на Х-хромосоме. Раньше ученые
делали прогноз, по которому при подсчитанной скорости потери 4,6 генов на
миллион лет, Y-хромосома человека потенциально может полностью потерять свою
функцию в течение ближайших 10 миллионов лет.
Но есть и другое мнение: авторы исследования, проведенного в Институте
биомедицинских исследований Уайтхеда, считают, что стремительная утрата
генов - генетический <распад>, которым характеризовалась ранняя эволюция
мужской половой хромосомы, сошел на нет, и Y-хромосома останется
относительно стабильной в ближайшие десятки миллионов лет.
Исследователи секвенировали 11 миллионов пар нуклеотидных оснований
Y-хромосомы макак-резусов. Сравнивая эту последовательность с аналогичным
участком на мужской половой хромосоме, а также на Y-хромосоме шимпанзе,
ученые пришли к выводу о том, что генетический состав мужской половой
хромосомы в течение последних 25 миллионов лет почти не менялся.
По словам одного из авторов исследования, Дженифер Хьюз (Jennifer Hughes), в
виду того, что <у человека всего один ген был утрачен Y-хромосомой в
сравнении с макак-резусами, мы можем быть уверены в том, что в ближайшие
миллионы лет мужская хромосома не исчезнет>.
Зачатие без Y-хромосомы
Гавайские исследователи продемонстрировали, что для зачатия здорового
потомства самцам мышей достаточно всего двух генов из Y-хромосомы. Авторы
статьи полагают, что в будущем возможно появление методики, позволяющей
обойтись при человеческой репродукции совсем без Y-хромосомы. Кроме того,
полученный результат потенциально имеет большое значение для борьбы с
мужским бесплодием.
Ученые использовали половые клетки, полученные от самцов мышей, у которых от
Y-хромосомы были оставлены только два гена - SRY (Sex-determining Region of
Y) - наиболее значимый ген на Y-хромосоме, который отвечает за развитие
организма по мужскому типу, выработку мужских гормонов и сперматогенез, и
фактор пролиферации сперматогониев Eif2s3y. Как установили исследователи,
Eif2s3y- единственный ген Y-хромосомы, требующийся для нормального
формирования сперматозоидов.
Полученными мужскими половыми клетками были затем in vitro оплодотворены
яйцеклетки с применением метода интрацитоплазматической инъекции (ROSI).
Развившиеся эмбрионы имплантировали в матки самок. В результате этой
процедуры 9 процентов беременностей закончилось рождением здорового
потомства, а у самцов с полной Y-хромосомой этот показатель оказался равен
26 процентам. В будущем, по мнению ученых, можно вообще обойтись без
Y-хромосомы в случае ее дефектности. Если на других хромосомах будут найдены
гены, взаимодействующие с генами Y-хромосомы, то активация таких партнерских
генов теоретически сможет полностью заменить их функции.
Защита от рака?
Недавно в журнале Nature опубликовали данные, обнаружившие, что потеря
Y-хромосомы в клетках крови (лейкоцитах), часто наблюдаемая у пожилых
мужчин, связана с повышенным риском развития онкологических заболеваний и
более ранней по сравнению с женщинами смертностью.
Это явление впервые было описано примерно 50 лет назад и до сих пор его
причины и последствия оставались в большей степени невыясненными. Теперь
шведские ученые изучили образцы крови 1153 пожилых мужчин в возрасте от 70
до 84 лет, которые наблюдались в клиниках с 40 лет. Как оказалось, мужчины,
в большей части образцов крови которых была выявлена утрата Y-хромосомы,
жили в среднем на 5,5 лет меньше по сравнению с теми, у кого не наблюдалось
такого явления. Кроме этого, увеличение числа таких клеток крови значительно
повышало риски мужчин умереть от рака.
<Многие считают, что Y-хромосома содержит лишь гены, вовлеченные в
определение пола и производство сперматозоидов, однако на самом деле ее гены
также участвуют в выполнении других важных функций, например, они
потенциально могут играть роль в предотвращении развития опухолей, -
отметили авторы в своей статье. - Наша гипотеза состоит в том, что
возрастная потеря Y-хромосомы нарушает иммунную <бдительность> клеток крови,
что позволяет опухолевым клеткам бесконтрольно расти и трансформироваться в
Полученные результаты позволяют предположить, что анализ крови на наличие
лейкоцитов, утративших Y-хромосому, может стать новым подходом к выявлению
повышенного риска развития онкологических заболеваний у мужчин. При этом
исследователи подчеркнули, что наличие таких клеток в небольшом количестве
не очень опасно, однако их преобладание может указывать на высокий риск
развития рака.
***
Y-хромосома, самый главный мужской половой признак, на редкость подвержена
влиянию внешних факторов. Из-за того, что хромосома непарная, она не
участвует в рекомбинации и накапливает все мутации, и вредные, и полезные.
Ученые не раз предсказывали этому странному генному скоплению скорый конец,
но оно все еще держится - как и положено настоящей мужской хромосоме.
Источник: medportal.ru
