Прорыв в регуляции половых хромосом

Исследователи из Каролинского института в Швеции обнаружили общехромосомный механизм, поддерживающий баланс экспрессии генов половых хромосом в клетках. Результаты проливают свет на молекулярные причины ранних выкидышей и могут быть важны для развивающейся области регенеративной медицины. Исследование опубликовано в Nature Structural and Molecular Biology.

Половые хромосомы X и Y отличаются от всех остальных хромосом тем, что присутствуют в клетке в одной активной копии, а не в двух. Это создает дисбаланс в количестве копий генов на половых хромосомах по сравнению с остальным геномом. Ученые выяснили, как клетки удваивают экспрессию генов X-хромосомы для достижения баланса.

Детально изучив динамику экспрессии генов в женских и мужских эмбриональных и соматических клетках, исследователи обнаружили, что гены на X-хромосоме производят «волны» продуктов генов в более быстром темпе, чем гены на других хромосомах.

«X-хромосома генерирует "всплески" экспрессии генов с более высокой частотой, чем другие хромосомы, что указывает на участие особых элементов ДНК — энхансеров — в поддержании повышенной экспрессии X-хромосомы», — говорит руководитель исследования Бьёрн Рейниус.

В женских клетках с двумя X-хромосомами ускоренный темп устанавливается на одной копии X-хромосомы в тот же период развития, когда вторая копия инактивируется (процесс X-инактивации). Мужские клетки с одной X-хромосомой поддерживают постоянно высокий ритм экспрессии на всех этапах развития и во всех типах клеток.

«Неспособность установить компенсацию дозы X-хромосомы на ранних стадиях эмбриогенеза у женщин летальна и приводит к раннему самопроизвольному аборту», — отмечает Рейниус. — «Новые данные позволяют лучше понять, как дестабилизируется сеть экспрессии генов в клетках».

По мнению исследователей, это открытие представляет собой прорыв в понимании регуляции генов половых хромосом. Понимание этих общехромосомных механизмов также может быть важно для регенеративной медицины, поскольку репрограммирование клеток может нарушать баланс дозы X-хромосомы специфичным для пола образом.