Учёные определили генетический механизм наследования признаков у самок

Как известно, самки имеют две X-хромосомы, а самцы — одну X и одну Y-хромосому.

Менее известно, что в клетках самок одна из X-хромосом случайным и необратимым образом "выключается" во время эмбрионального развития в процессе инактивации X-хромосомы (XCI). Как именно происходит XCI, оставалось неясным.

Новое исследование, проведённое на женских эмбриональных стволовых клетках мышей учёными из Калифорнийского университета в Риверсайде, связывает происхождение XCI с механизмом сплайсинга РНК.

Сплайсинг РНК, происходящий в каждой человеческой клетке и затрагивающий почти все гены, копирует и соединяет разбросанные по геному фрагменты, создавая осмысленное генетическое сообщение.

В случае XCI исследователи обнаружили, что особое событие сплайсинга происходит до XCI и связано с X-хромосомой, выбранной для инактивации, но не с другой X-хромосомой. Это событие происходит в гене Xist, который экспрессируется только у самок и на неактивной X-хромосоме.

Научное сообщество принимает индукцию Xist в начале XCI как молекулярный триггер для запуска процесса, но то, как именно индуцируется Xist, до конца не ясно. Также неизвестно, как Xist остаётся подавленным до XCI. Новое исследование показывает, что до XCI Xist в основном не сплайсирован и, следовательно, нефункционален. При дифференцировке эмбриональных стволовых клеток Xist подвергается сплайсингу, становится функциональным и запускает последующие события, ведущие к XCI.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

Значение открытия

• XCI обеспечивает, что самки экспрессируют сходное количество продуктов генов X-хромосомы, что и самцы.
• Этот процесс также балансирует экспрессию между X-хромосомой и аутосомами (неполовыми хромосомами) у самок.

Практические последствия

• XCI происходит у каждой самки, и его регуляция влияет на то, унаследует ли дочь признак от отца или матери.
• Он также определяет предрасположенность самок к различным заболеваниям, таким как синдром ломкой X-хромосомы (Fragile X syndrome) и синдром Ретта (Rett syndrome).

Выводы и перспективы

"Механизм сплайсинга фундаментален для понимания наследования признаков у самок", — заявил руководитель исследования Сика Чжэн. — "Если бы мы могли управлять тем, какую X-хромосому инактивировать через сплайсинг, мы потенциально смогли бы изменять экспрессию генетических признаков и предрасположенность к заболеваниям у самок, не меняя их геномы. Регуляция транскрипции Xist долгое время была в центре этого исследовательского поля. Наше открытие должно привлечь внимание учёных к сплайсингу".