Учёные обнаружили ген маскулинности у малярийных комаров

Исследователи под руководством доктора Ярослава Кшивиньского, главы группы молекулярной биологии переносчиков в Институте Пирбрайта, изолировали ген, определяющий мужской пол у вида комаров, ответственного за передачу малярии. Работа, опубликованная в журнале Science, описывает идентификацию и характеристику гена, названного авторами Yob, который является главным регулятором процесса определения пола у африканского малярийного комара Anopheles gambiae и определяет мужской пол.

У насекомых пол обычно определяется первичным генетическим сигналом, который в первые часы жизни активирует короткий каскад генов. Их специфичные для пола продукты в конечном итоге контролируют, будет ли особь развиваться как самец или самка. Молекулярные механизмы, лежащие в основе этих процессов, чрезвычайно изменчивы. В частности, первичные гены определения пола кардинально различаются по своей природе у разных групп насекомых. Подобно людям, многие насекомые имеют пару половых хромосом: самки несут идентичные ХХ-хромосомы, а самцы — XY-хромосомы, причём Y-хромосома содержит доминантный ген, определяющий мужской пол. Молекулярная идентичность таких генов маскулинности долгое время оставалась загадкой. Yob представляет собой лишь второй известный случай такого гена у насекомых.

Для идентификации Yob учёные из Пирбрайта при поддержке коллег из Ливерпульской школы тропической медицины использовали высокопроизводительное секвенирование, чтобы проанализировать все транскрипты (генетические сообщения), производимые в эмбрионах Anopheles gambiae мужского и женского пола. Сравнив данные секвенирования, они обнаружили фрагменты транскриптов, соответствующих Yob, исключительно у самцов. Дальнейшие исследования показали, что Yob кодируется на Y-хромосоме, его активность ограничена самцами и необходима для генерации мужских продуктов генов пути определения пола.

Неожиданно оказалось, что транскрипты Yob высокотоксичны для самок. При инъекции в смешанные по полу ранние эмбрионы Anopheles gambiae или другого африканского вида Anopheles arabiensis, Yob убивает самок до их вылупления из яиц, но не влияет на развитие самцов. И наоборот, подавление нормальной эмбриональной активности Yob летально для самцов. Эти результаты указывают, что помимо определения мужского пола, Yob имеет ключевое значение для контроля другого фундаментального процесса развития — дозовой компенсации, которая уравновешивает уровни транскриптов генов, расположенных на единственной X-хромосоме у самцов и на двух X-хромосомах у самок.

"Наше исследование может иметь далеко идущие последствия для борьбы с малярией. Это предотвратимое заболевание — основная причина человеческих страданий и огромное препятствие для социально-экономического развития, в основном в бедных странах Африки к югу от Сахары, где ежегодно регистрируется почти 200 миллионов клинических случаев и полмиллиона смертей. Малярия в этом регионе передаётся в основном самками Anopheles gambiae и Anopheles arabiensis. В настоящее время применение инсектицидов остаётся наиболее эффективным способом борьбы, но из-за быстрого распространения устойчивости к химикатам в популяциях комаров инсектициды могут вскоре стать неэффективными. Очевидно, что нам срочно нужны альтернативные, более устойчивые методы контроля. Генетические стратегии, подобные успешно используемым для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, обладают большим потенциалом. Однако они требуют выпуска только самцов комаров, что представляет непреодолимое препятствие для распространения генетического контроля на малярийных переносчиков, поскольку в настоящее время не существует эффективных методов разделения полов у Anopheles. Теперь свойство Yob убивать самок даёт нам бесценный инструмент для создания штаммов Anopheles, состоящих только из самцов, пригодных для будущей борьбы с малярией", — сказал доктор Кшивиньский.