Sekrety jednego z najbardziej intrygujących dla nauki chromosomów ludzkich - tzw. chromosomu X, udało się poznać dwóm międzynarodowym grupom badaczy.
Dzięki rozszyfrowaniu sekwencji "iksa" i zbadaniu aktywności jego
genów badacze doszli m.in. do wniosku, że nie można mówić o jednym genomie ludzkim, ale o genomie kobiety i mężczyzny. Dwie prace na ten temat zamieszcza najnowszy numer tygodnika "Nature".
GENTYCZNE "ARCHIWUM X"
Już sama nazwa "chromosom X" odzwierciedla fakt, że od momentu odkrycia był on dla naukowców wielką niewiadomą. "Iks" wyróżnia się znacznie na tle pozostałej grupy 22 chromosomów - tzw. autosomów.
Niezwykłość "iksa" jest związana przede wszystkim z jego
nietypowym zachowaniem. Mężczyźni dziedziczą tylko jedną kopię tego chromosomu - po matce, natomiast kobiety posiadają w komórkach parę "iksów" - od obojga rodziców.
Aby wyrównać tę niesprawiedliwość, natura opracowała mechanizm losowego wyłączania drugiego chromosomu "X" w żeńskich komórkach. Przez długi czas naukowcy wierzyli, że dzięki temu zarówno u mężczyzn, jak i u kobiet czynna jest tylko jedna kopia "iksa". Jednak już pod koniec lat 80. wykryto, że część genów na wyciszonym "iksie" zachowuje aktywność.
Badacze zdawali sobie sprawę, że poznanie sekwencji chromosomu X mogłoby wyjaśnić wiele tajemnic, które w sobie kryje. Jednak nie było to łatwe - geny na tym chromosomie są bowiem gęsto przedzielone powtarzającymi się elementami, co utrudnia szczegółową analizę.
KLUCZ DO "TAJNYCH AKT"
Teraz międzynarodowemu zespołowi naukowców, pod kierunkiem Marka Rossa z Wellcome Trust Sanger Institute w Cambridge, z udało się rozszyfrować "literka po literce" 99 proc. sekwencji chromosomu X, w której zapisane są informacje na temat genów. Jest to pierwsza sekwencja żeńskiego chromosomu płciowego ssaków.
Okazuje się, że na wyniki tej analizy warto było czekać.
Przynoszą bowiem wiele zaskakujących odkryć.
Badaczom udało się nie tylko oszacować, że "iks" jest jednym z
chromosomów najuboższych w geny i że są one podzielone ogromną liczbą sekwencji powtarzalnych, nie kodujących białek. Te powtarzalne sekwencje stanowią jedną trzecią całego chromosomu i prawdopodobnie pomagają w wyciszaniu jego aktywności.
Naukowcy wykazali też, że niemal 10 proc. z 1 tys. 98 genów
"iksa" to geny aktywne prawie wyłącznie w męskich jądrach i
powiązane z rozwojem wielu nowotworów, w tym raka jądra.
Fakt, że mężczyźni dziedziczą jedną kopię chromosomu X naraża ich na wiele genetycznie uwarunkowanych chorób. Nie mają bowiem szansy, by zamiast wadliwej kopii genu wykorzystać drugą - prawidłową. Do męskich schorzeń związanych z chromosomem X należą m.in. hemofilia A, pewien rodzaj dystrofii mięśniowej, daltonizm.
Chromosom X jest wyjątkowym "skarbem" dla naukowców badających choroby uwarunkowane genetycznie. Choć sam zawiera tylko 4 proc. genów całego genomu, to znajduje się na nim aż 10 proc. genów związanych z chorobami dziedziczonymi według podstawowych praw genetyki.
Poznanie sekwencji "iksa" pozwala wyjaśnić, jak dochodziło do
genetycznych zmian sprzyjających wielu z tych schorzeń.
Dzięki najnowszym badaniom można też prześledzić szczegóły
dotyczące ewolucji "iksa" i "igreka", które zaczęły się rozwijać
przed 300 mln lat z pary zwykłych chromosomów. Do tej pory obydwa zachowały nawet kilka identycznych genów. Ale generalnie podczas gdy "iks" zachował większość genów swojego przodka (ponad tysiąc), "igrek" stracił większość z nich, a zachował mniej niż 100.
NAPRAWDĘ SKOMPLIKOWANE KOBIETY
Jednak najbardziej zaskakujących informacji dostarczyła analiza
aktywności genów na chromosomie X, którą przeprowadzili badacze pod kierunkiem Huntingtona F. Willarda z Uniwersytetu Duke'a w Durham (Płn. Karolina).
Po pierwsze potwierdziło się, że wyłączony chromosom X nie jest
tak "cichy", jak oczekiwali naukowcy. Analiza aktywności blisko 95 proc. genów "iksa" w komórkach pobranych od 40 kobiet wykazała, że około 15 proc. genów zachowuje różny stopień aktywności u wszystkich badanych, a 75 proc. pozostaje nieaktywnych.
Co więcej, okazało się, że pozostałe 10 proc. genów jest
aktywnych tylko u niektórych kobiet, podczas gdy u innych ulegają one wyciszeniu. "Każda zbadana przez nas kobieta miała unikalny wzór aktywności genów, podczas gdy u mężczyzn nic się nie zmieniało" - komentuje Willard.
To odkrycie oznacza, że pod względem aktywności genów kobiety mogą się różnić w nieoczekiwany dotąd sposób. Te różnice mogą mieć poważne konsekwencje zdrowotne - spekulują autorzy. Ale potwierdzenie tej hipotezy wymaga jeszcze dalszych badań.
DWA GENOMY LUDZKIE
Te najnowsze odkrycia oznaczają, że nie ma jednego genomu
ludzkiego, ale są dwa, kobiecy i męski - komentuje Willard.
Różnią się one bardzo wyraźnie przynajmniej na cztery sposoby. Po pierwsze, na chromosomie Y mężczyźni maja kilka genów, których brak u kobiet. A poza tym, około 25 proc. genów "iksa" jest aktywnych specyficznie tylko u jednej z płci.
Po drugie, fakt, że część genów z wyłączonego "iksa" jest czynna
oznacza, że kobiety produkują więcej zakodowanych w tych genach białek.
Po trzecie, każda kobieta ma unikalny dla siebie wzór aktywności
genów "iksa", podczas gdy mężczyźni praktycznie nie wykazują
różnic.
I po czwarte, naukowcy wiedzą od dawna, że wyłączenie jednej
kopii chromosomu X zachodzi zupełnie przypadkowo. A to oznacza, że każda kobieta jest chimerą, czyli mozaiką dwóch populacji komórek - w każdej z nich wyciszona jest inna kopia "iksa".
Najnowsze odkrycia mogą być kluczem nie tylko do poznania różnic między genomem kobiety i mężczyzny, ale mogą też wyjaśnić te różnice między płciami, których nie tłumaczy obecność hormonów płciowych.
Autorzy pracy uważają też, że pomogą one rozwikłać, dlaczego
kobiety i mężczyźni różnią się podatnością na wiele chorób, a
także w różny sposób niektóre choroby u nich przebiegają.
Na razie trudno ocenić, jakie konsekwencje będą mieć najnowsze
odkrycia dla rozwoju medycyny. Naukowcy wiedzą jednak z pewnością, że skorzystają na nich kobiety z zaburzeniami liczby chromosomów X. Zdarzają się one raz na 650 urodzin. Oceniając liczbę genów, które uniknęły wyciszenia, badacze będą mogli przewidywać, jak nasilone będą objawy chorobowe u tych kobiet. (PAP)
poleca:
Studentnews.pl