Как самцы комаров компенсируют наличие только одной X-хромосомы

Исследовательская группа доктора Клаудии Келлер Вальсекки (Институт молекулярной биологии, Майнц, Германия) и их коллабораторы обнаружили главный регулятор, ответственный за балансировку экспрессии генов X-хромосомы между самцами и самками малярийного комара.

Это открытие помогает учёным лучше понять эволюцию эпигенетических механизмов, ответственных за выравнивание экспрессии генов между полами. Результаты могут способствовать разработке новых способов предотвращения распространения малярии. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Малярия, переносимая комарами, ежегодно поражает миллионы людей. Кусаются и переносят паразитов Plasmodium только самки комаров Anopheles, которым кровь нужна для производства яиц. Поэтому понимание молекулярных различий между полами — ключевая задача.

Как и у людей, пол комара определяется половыми хромосомами: самки имеют две X-хромосомы (XX), а самцы — X и Y (XY). У самцов вдвое меньше копий генов X-хромосомы, что потенциально может привести к недостатку соответствующих белков. Для компенсации этого нужен механизм увеличения экспрессии генов X-хромосомы у самцов, но он был неизвестен.

Исследователи обнаружили, что ключевым регулятором этого процесса является белок SOA (sex chromosome activation). Он связывается с генами X-хромосомы и увеличивает их экспрессию, но только у самцов. У самок комаров вырабатывается лишь небольшое количество очень короткой, нефункциональной формы SOA.

«Неожиданно мы обнаружили, что у комаров балансировка экспрессии X-хромосомы с помощью SOA не обязательна для развития, но она даёт самцам преимущество. Это важная подсказка о том, как такие механизмы могли эволюционировать изначально», — комментирует первый автор исследования Агата Калита.

«Понимание молекулярных принципов, действующих на половых хромосомах, поможет нам понять различия между мужчинами и женщинами при различных патологиях человека», — добавляет соавтор М. Фелиция Базиликата.

Это открытие — значительный шаг вперёд в понимании балансировки экспрессии генов на половых хромосомах. Учёные предполагают, что генетические манипуляции с генами, влияющими исключительно на один пол, могут стать стратегией для сокращения числа кровососущих самок комаров, что станет большим подспорьем в борьбе с малярией.