Как инактивируется женская X-хромосома
У самок млекопитающих одна из двух X-хромосом инактивируется. Благодаря исследованиям со специальными стволовыми клетками генетики из ETH Zurich смогли детально изучить молекулярный механизм этого процесса.
Если бы обе X-хромосомы и все их гены были активны у женщин, это привело бы к дисбалансу белков. Природа предотвращает это: одна из X-хромосом полностью и необратимо инактивируется на ранней стадии развития женской особи в утробе.
Исследования на мышах показали, что ключевую роль в этом процессе играет молекула рибонуклеиновой кислоты (РНК) под названием Xist. Несколько сотен её копий присоединяются к одной из двух X-хромосом, запуская её инактивацию.
Скрининг для спасения клеток
Учёные использовали стволовые клетки мыши с двумя особенностями:
- Они имели только один экземпляр каждой хромосомы.
- Их модифицировали для постоянной выработки Xist РНК, что приводило к инактивации единственной X-хромосомы и гибели клеток.
В крупном скрининговом эксперименте вирус использовали для случайного повреждения отдельных генов в большом количестве таких клеток. Если вирусная вставка разрушала ген, необходимый для инактивации X-хромосомы Xist РНК, клетка выживала.
Учёные смогли изолировать выжившие стволовые клетки и идентифицировать семь генов, ключевых для инактивации X-хромосомы. Один из них — Spen.
Белок Spen связывается с РНК и блокирует считывание генов. Эксперименты показали, что при отсутствии гена Spen в клетке мыши белки, изменяющие структуру хромосомы, не могут эффективно накапливаться на X-хромосоме.
Небольшие различия у людей
Гены Xist и Spen существуют и у людей, поэтому исследование даёт теоретическое представление и о человеческой системе.
Ранее французские исследователи предположили, что у людей, в отличие от мышей, существует дополнительная активирующая система, которая поддерживает активность единственной X-хромосомы у мужчин и одной из двух — у женщин. Из-за взаимодействия активирующих и инактивирующих факторов регуляция X-хромосом у людей может быть сложнее, чем считалось.
Исследование ETH Zurich опубликовано в научном журнале Cell Reports. В том же выпуске британская команда, использовавшая другой метод (интерференцию РНК), также сообщила об обнаружении нескольких генов, участвующих в инактивации X-хромосомы, включая Spen.