У самок млекопитающих есть хромосомы XX, а у самцов — XY. Но ученые никогда не понимали, как у женщин решается, какой из двух X должен быть активен в каждой из его клеток.

Команда исследователей из Массачусетского Многопрофильного Госпиталя только что решила загадку. Их результаты были опубликованы в журнале Nature Cell Biology.

XCI

XCI означает инактивацию хромосомы X. По мере развития женских эмбрионов возникает XCI. Каждый ген сортируется так, чтобы он располагался на одной из двух Х-хромосом. Ген, который присутствует на обоих или ни на одном из них, может привести к токсической ситуации для клетки. Этот процесс жизненно важен для правильного развития плода. XCI также имеет решающее значение в развитии Х-сцепленных генетических заболеваний, таких как синдром Ретта.

Понимание того, как работает этот процесс, было целью научного сообщества с тех пор, как мы впервые поняли, что он существует. В 2006 году Джинни Ли и ее команда обнаружили, что на мгновение во время эмбрионального развития обе Х-хромосомы соединяются вместе. До этого спаривания обе хромосомы идентичны. Это означает, что изначально они несут одни и те же гены. К ним относятся Xist, тип некодирующей РНК, и Tsix, другой тип РНК с блоками Xist. Tsix также предотвращает процесс XCI.

Было обнаружено, что спаривание хромосом является важным шагом в решении, какую хромосому сделать неактивной. Но что привело к окончательному решению, оставалось загадкой.

Исследование

Команда Ли продолжила поиски, чтобы выяснить «почему». Для этого им потребовалось разработать более сложный молекулярный инструмент. Этот инструмент позволил им исследовать отдельные белки, участвующие в процессе XCI.

Они обнаружили важность фермента DCP1A в процессе XCI. Этот фермент выбирает одну из хромосом для связывания. DCP1A существует только в очень малых количествах, что означает, что он может связываться только с одной из хромосом. Это решение является случайным и делает РНК нестабильной из-за снятия защитной крышки с Tsix.

Белок, называемый CTCF, отвечает за удерживание двух хромосом друг с другом, когда они спарены. После связывания фермента DCP1A с одной из хромосом CTCF связывается с нестабильным Tsix. Как только CTCF привязан к Tsix, он принудительно завершает работу.

Затем Xist завершает процесс подавления этой Х-хромосомы.

Что Это Означает

Это открытие огромно, потому что оно может привести к более глубокому пониманию многих других молекулярных процессов в организме человека. Есть много случаев, когда организм выбирает, какой ген он должен экспрессировать, а какой — замолчать. Лучшее понимание этого молекулярного процесса может привести к большему пониманию тела в целом и более глубокому пониманию редких заболеваний, таких как генетические заболевания, связанные с Х-хромосомой.