Как X и Y хромосомы мышей конкурируют за контроль над потомством
Молекулярная функция генов у мышей оказывает значительное влияние на пол их потомства. Это новое открытие раскрывает больше о влиянии генов на фертильность животных.
В норме законы генетики обеспечивают равные шансы сперматозоидам с X или Y хромосомой оплодотворить яйцеклетку, поэтому у родителей равные шансы иметь дочь или сына. Однако самцы мышей с частичными делециями на Y хромосоме (Yqdel-самцы) нарушают это правило, производя искажённое соотношение полов с гораздо большим числом женских особей в потомстве. До сих пор механизм этого явления оставался загадкой.
Совместное исследование команд из университетов Кента, Кембриджа, Эссекса и Парижского университета Декарта показало, что ключ кроется в форме сперматозоидов и их способности плавать.
Коррекция соотношения с помощью ЭКО: Команда показала, что может исправить искажение соотношения полов с помощью оплодотворения in vitro (IVF). Это доказало, что Yqdel-самцы производят равное количество X- и Y-несущих сперматозоидов, и оба типа одинаково способны производить потомство, если достигают яйцеклетки.
Анализ формы сперматозоидов: Используя высокоразрешающую микроскопию и современный компьютерный анализ изображений, команда обнаружила, что сперматозоиды Yqdel-самцов сморщены и деформированы. Критически важно, что Y-несущие сперматозоиды были поражены сильнее, чем X-несущие, что указывало на нарушение их функции.
FISH-метка для идентификации: Применяя FISH-метку (технику окрашивания ДНК X или Y хромосомы в разные цвета), учёные смогли идентифицировать, какие клетки несут какую хромосому, и соотнести это с формой каждой отдельной клетки. Используя другой трансгенный штамм мышей, который "выключает" гены на Y хромосоме, а не удаляет их, они доказали, что разница в форме между X- и Y-несущими сперматозоидами вызвана различиями в экспрессии генов, а не просто потерей ДНК.
"Гонки сперматозоидов": Проведя "гонки сперматозоидов" для выделения самых быстрых клеток от Yqdel-самцов, учёные с помощью FISH подтвердили, что эти "крошечные атлеты" были преимущественно X-несущими сперматозоидами. Это объясняет преобладание дочерей в потомстве Yqdel-самцов.
Ключевой вывод (по словам руководителя исследования доктора Питера Эллиса): "Мы впервые раскрыли, как происходит эта конкуренция. Когда Y-сцепленные гены удалены, X-сцепленные гены саботируют развитие головки сперматозоида, заставляя Y-несущие сперматозоиды плавать медленнее и обеспечивая 'эгоистичное' преимущество X-несущим сперматозоидам в гонке к яйцеклетке. Мы также обнаружили, что использование ЭКО может обратить этот дисбаланс".