Эволюционное расхождение половых хромосом млекопитающих

Половые хромосомы X и Y у плацентарных и сумчатых млекопитающих (териев) произошли от пары аутосом около 150 миллионов лет назад. После их появления Y-хромосома перестала рекомбинировать и дегенерировала, потеряв большинство генов. X-хромосома продолжает рекомбинировать, сохранила многие гены и приобрела новые.

Для компенсации разной дозы генов у самцов (XY) и самок (XX) у млекопитающих развилась инактивация одной X-хромосомы (XCI) в соматических клетках самок. Учёные из Laboratoire de Biométrie et Biologie Évolutive, Université Lyon, CNRS (Франция) использовали данные RNA-seq, чтобы проверить гипотезу, что XCI является механизмом компенсации дозы.

Ключевые выводы исследования:

  • Исследователи сосредоточились на дозозависимых генах, кодирующих белки в составе крупных белковых комплексов. Для их работы необходима точная стехиометрия.
  • Анализ данных из базы HPRD показал, что уровень экспрессии X-сцепленных генов в таких комплексах равен уровню экспрессии аутосомных генов того же комплекса.
  • Это означает гиперэкспрессию X-сцепленных генов, поскольку у них только одна активная копия (в отличие от двух у аутосомных). Механизм гиперэкспрессии пока не ясен, но данные на мышах указывают на возможную роль эпигенетических меток и РНК-полимеразы II.

Будущие направления и приложения:

  1. Изучение других дозозависимых генов на X-хромосоме (например, участвующих в регуляторных сетях).
  2. Понимание происхождения XCI. Гипотеза Дэвида Хейга предполагает, что XCI изначально могла быть формой геномного импринтинга, возникшей из-за родительских конфликтов. Эту идею необходимо проверить с помощью моделирования in silico.
  3. Понимание X-анеуплоидий у человека (синдромы Тёрнера (X0), Клайнфельтера (XXY), трисомии X). Эти состояния относительно мягкие, так как лишние X-хромосомы инактивируются. Однако около 15% генов на X-хромосоме человека избегают XCI. Последствия анеуплоидии будут наиболее сильными для дозозависимых генов из этой группы.
  4. Гены, одновременно являющиеся дозозависимыми и избегающими XCI, — лучшие кандидаты для объяснения симптомов X-анеуплоидий. Их идентификация может помочь в разработке методов лечения.
2012-04-18