А что, если бы вы могли изменить положение небольшого «переключателя» в ДНК и получить планету, населённую одними только женщинами? Конечно, пока это больше похоже на завязку посредственного научно-фантастического фильма. Если не учитывать, что такой «переключатель» действительно существует — команда учёных недавно обнаружила его в ходе эксперимента на мышах.
Результаты нового исследования способны объяснить, почему младенцы с мужским набором хромосом (точнее, с кариотипом 46XY) иногда формируются по женскому типу — и соответствующим образом идентифицируются в роддоме. Более того, метод, который учёные использовали для поиска и «переключения» так называемого энхансера, в будущем может быть использован в лечении многих заболеваний.
Энхансер — это фрагмент ДНК, способный управлять работой какого-либо гена. При этом сам энхансер может быть расположен вдали от своего «подчинённого». Кстати, именно поэтому молекулярный генетик из Института медицинских исследований Хадсона (Hudson Institute of Medical Research) Винсент Харли (Vincent Harley), не принимавший участия в новом исследовании, сравнил работу своих коллег с «поисками иголки в стоге сена».
В соответствии с «настройками по умолчанию», все человеческие зародыши должны развиваться по женскому типу. Однако ген SRY, расположенный на Y-хромосоме, вносит изменения в общий план развития — именно он стимулирует развитие яичек, пениса и других мужских половых признаков; а заодно и способствует «включению» гена Sox9, необходимого для нормального формирования яичек. Хотя специалисты по биологии развития давно выяснили, что для «запуска» Sox9 требуется один или несколько энхансеров, какие именно фрагменты ДНК в этом участвуют, и какую роль играет каждый из них, было непонятно. И это неудивительно — в нашем геноме насчитывается около 1 млн энхансеров, управляющих работой 21 тыс. генов, а энхансеры гена Sox9 «разбросаны» по 2 млн нуклеотидных оснований.
Робину Ловелл-Баджу (Robin Lovell-Badge), специалисту по биологии развития из лондонского Института Фрэнсиса Крика (Francis Crick Institute), а также Даниелле Маатук (Danielle Maatouk) и её коллегам из Северо-Западного Университета (Northwestern University) в Чикаго пришлось использовать сразу несколько современных подходов, чтобы обнаружить нужные энхансеры в ДНК мышиных эмбрионов. Особые сложности были связаны с тем, что идентифицировать «половые» энхансеры можно лишь на коротком этапе развития эмбриона: непосредственно перед определением половой принадлежности будущего мышонка и сразу после.
После многочисленных опытов, исследователи определили размеры и местоположение искомого энхансера. Им оказались 557 пар оснований, расположенных на расстоянии полумиллиона оснований от «подчинённого» гена. Чтобы Sox9 всё-таки «включался», хромосома, на которой располагались и энхансер, и ген, в определённые моменты сворачивалась в кольцо.
Когда учёные «выключили» найденный энхансер, активность гена Sox9 снизилась. В итоге формирование особи по мужскому типу так и не началось, несмотря на присутствие в генотипе Y-хромосомы.
Результаты работы опубликованы в журнале Science.
Приблизительно 1 из 5500 младенцев рождается с теми или иными нарушениями развития половых признаков. Например, у некоторых детей имеется Y-хромосома, но яички почему-то не формируются — и причины этого явления удаётся определить менее чем в половине случаев. Возможно, в недалёком будущем врачи смогут оценивать состояние человеческого аналога обнаруженного у мышей энхансера и ставить диагноз на основании этого исследования.
«То, что играет такую важную роль в организме мышей, вполне может быть применимо и к людям, — говорит Лоувелл-Бадж. — Вероятно, [это открытие] поможет понять, а возможно и изменить работу половых желёз».
Исследователи также подчёркивают, что использованный в работе подход применим для поиска причин других заболеваний, не имеющих отношения к нарушениям формирования половых признаков.