Почему на Х-хромосоме нет генов «домашнего хозяйства»?

15.01.20163490

У мужчины только одна копия Х-хромосомы, у женщины – две. На Х-хромосоме мало генов, поэтому они экспрессируются лишь в небольшом количестве тканей. В 2002 г. ученые показали, что Х-хромосома содержит совсем небольшое число генов «домашнего хозяйства» – генов, участвующих в выполнении основных клеточных функций. Исследователи из Университета Бата (University of Bath, Великобритания) и Уппсальского Университета (Uppsala University, Швеция) совместно с учеными из консорциума FANTOM выяснили причину этого. Результаты исследования были опубликованы в журнале PLoS Biology.

Ученые проанализировали самую большую в мире базу данных о генной активности (экспрессии) и сравнили активность Х-хромосомы с активностью других хромосом. Результаты исследования показали, что пиковый уровень экспрессии генов в Х-хромосоме в два раза меньше, чем в других хромосомах, в которых у человека функционируют сразу две копии.

«В то время как большинство хромосом работают в парах, то есть в каждой клетке есть две копии гена с каждой хромосомы, у Х-хромосомы активна только одна копия. Это означает, что очень активные гены не будут устойчивыми, если они будут располагаться на Х-хромосоме. Гены «домашнего хозяйства» обычно тоже очень активны, поэтому они не смогли выжить на Х-хромосомe», – говорит руководитель исследования профессор Лоуренс Херст (Laurence Hurst), директор Центра Эволюции Милнера (Milner Centre for Evolution), базирующегося на кафедре биологии и биохимии Университета Бата.

Исследовательская команда также определила гены, которые во время эволюции мигрировали с Х-хромосомы на другие хромосомы, а также те гены, которые пошли по другому эволюционному пути развития.

Ученые показали, что гены, которые мигрировали на Х-хромосому, имеют значительно более низкие пиковые скорости экспрессии, по сравнению с генами, которые, наоборот, переместились с этой хромосомы.

Результаты исследования также показали, что, в отличие от генов, находящихся на других хромосомах, более активно экспрессируемые гены на Х-хромосоме были менее склонны к увеличению уровня своей экспрессии во время эволюции.

Исследовательская команда также продемонстрировала, что с Х-хромосомы произошло эволюционное бегство генов, которые активно экспрессируются в периоды пиковой нагрузки. Ученые предположили, что эти гены не могут функционировать на Х-хромосоме, поскольку в клетке есть только одна активная копия. Например, гены, которые активны в таких тканях, как поджелудочная железа, которая выделяет большое количество гормонов, встречаются намного реже на Х-хромосоме, по сравнению с аутосомами.

Исследование имеет большое значение для новых медицинских методов лечения, таких как генная терапия. Его результаты позволяют предположить, что замещающие гены не стоит помещать в Х-хромосому, поскольку «ограниченный трафик» может снизить экспрессию гена.

Вид Х-хромосомы под микроскопом (архивная фотография). Исследователи проанализировали самую большую в мире базу данных по активности генов и исследовали, как активность Х-хромосомы соотносится с активностью других хромосом. (фото: © Giovanni Cancemi / Fotolia)

По материалам University of Bath

Оригинальная статья:
Laurence D. Hurst, Avazeh T. Ghanbarian, Alistair R. R. Forrest, Lukasz Huminiecki. The Constrained Maximal Expression Level Owing to Haploidy Shapes Gene Content on the Mammalian X Chromosome. PLOS Biology, 2015; 13 (12): e1002315 DOI: 10.1371/journal.pbio.1002315


Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей