Шарон Моалем - Лучшая половина. О генетическом превосходстве женщин

Удивительно, но, хотя с момента публикации пророческой статьи Лайон прошло уже более пятидесяти лет, мы так до сих пор и не можем полностью разобраться во всех стадиях инактивации (или сайленсинга) Х-хромосомы. Каким образом клетка в начале жизни делает выбор между двумя Х-хромосомами? Это что, соревнование? И как именно подавляется инактивация X у генетических мужчин, имеющих набор XY?

Сложность, в частности, заключается в том, что этот загадочный процесс скрыт от наших глаз. Считается, что инактивация происходит примерно на том этапе развития, когда клеток еще всего двадцать, – то есть сразу после внедрения этой группы клеток (яйцеклетки) в слизистую матки. Ответ могла бы дать работа с человеческими эмбрионами in vivo , но это чревато возникновением многих этических проблем.

Уже на этой самой ранней стадии беременности группа клеток, из которой в конечном итоге сформируется ребенок, имеет хромосомный пол – либо XX, либо X Y. Но процесс инактивации X запускается только в каждой из женских XX-клеток. И они проводят всю инактивацию X в матке, скрываясь от любопытных взоров ученых. Вот почему мы пока знаем об инактивации Х-хромосомы в клетках человека далеко не все.

Однако нам известно, что клетки человека используют ген, кодирующий РНК, называемый X-инактивным специфическим транскриптом , или XIST ; его обнаружили на Х-хромосоме. XIST формирует своеобразные «леса», сверху донизу покрывающие ту Х-хромосому, которая вскоре будет инактивирована. На этой ранней стадии развития Х-хромосомы не инактивированы и обе экспрессируют XIST , но в конечном итоге будет подавлена и «замолчит» только одна из них. Внутри же мужских клеток процесс инактивации Х-хромосомы происходить не должен, так как мужские клетки в норме имеют не более одной Х-хромосомы.

Так какая же из двух женских Х-хромосом замолкает? Чаще всего верх одерживает та, которой удастся перехитрить XIST , – она-то и остается активной. Например, у меня были пациентки с поврежденной или аномальной Х-хромосомой, и в их клетках оказывалась выключена преимущественно именно эта поврежденная Х-хромосома. «Строительные леса» XIST сжимают Х-хромосому, которая в конечном итоге конденсируется и замолкает, превращаясь в тельце Барра. В каждой женской клетке в конце концов остаются одна активная Х-хромосома и одна молчащая Х-хромосома в виде тельца Барра [6] До недавнего времени было известно только о двух небольших участках на концах Х-хромосомы, называемых псевдоаутосомными областями 1 и 2, которые оставались активными на умолкнувших Х-хромосомах, или тельцах Барра, у женщин. Эти генетические области очень малы: в них вмещается всего лишь около тридцати генов, или несколько страниц генетического материала, – по сравнению с обширной остальной частью Х-хромосомы. . Как известно, после жесткого поединка двух бойцов ММА на ногах может устоять только один участник – вот и в клетке торжествует победу лишь одна «уцелевшая» X-хромосома. Если же шансы на инактивацию у Х-хромосом равны, то сайленсинг рассматривается как рандомный и ситуацию можно сравнить с подбрасыванием монетки. В итоге инактивированная Х-хромосома (или тельце Барра) становится недоступной для женской клетки. По крайней мере, мы так думали.

На протяжении почти пятидесяти лет, отделяющих нас от даты публикации статьи Лайон об инактивации Х-хромосомы, предполагалось, что генетический механизм женской клетки не способен получить доступ к тельцу Барра (напоминаю, что это выключенная Х-хромосома). Оказалось, однако, что Лайон была права не на все сто процентов: инактивированная X-хромосома выключена не полностью и помогает клетке выжить. В каждой из своих триллионов клеток женщины используют две Х-хромосомы: примерно четвертая часть генов на «молчащей» Х-хромосоме на самом деле активна и доступна для женских клеток. Это явление назвали «бегством от инактивации Х-хромосомы».

В следующих главах я покажу, что наличие еще одной Х-хромосомы придает каждой клетке дополнительную генетическую мощность, то есть женщины получают преимущество перед мужчинами. Суть тут вот в чем: если вы женщина и, подобно 3,5 миллиарда других генетических женщин-землянок, унаследовали в каждой из ваших клеток по две Х-хромосомы, то у ваших клеток есть выбор. И когда вам приходится туго, этот выбор буквально помогает выжить.

Как и каждый том из комплекта геномных энциклопедий, упомянутых мною ранее, каждая хромосома содержит генетические инструкции на все случаи жизни. Нужно еще немного панкреатической липазы, чтобы помочь расщепить жир в том фисташковом мороженом, которое вы только что съели? Да без проблем. Клетки вашей поджелудочной железы немедленно воспользуются указаниями гена PNLIP , обнаруженного на хромосоме 10. А как насчет лактозы в этом же мороженом? Будет сделано! Выстилающие ваш кишечник клетки получат инструкции от гена LCT , находящегося на хромосоме 2, по производству именно того количества лактазы (фермента, расщепляющего лактозу, молочный сахар), которое вам требуется, чтобы не страдать от вздутия живота.

Так почему же Х-хромосома так важна? Главным образом потому, что человеческая жизнь без нее невозможна. Никто никогда не рождался без хотя бы одной Х-хромосомы. Но вдобавок к тому, что она вообще делает нашу жизнь возможной, она еще и дает нам фундамент для «возведения» мозга и поддержания его деятельности, а также участвует в создании нашей иммунной системы. Это внушительный генетический том инструкций по управлению развитием и многими важнейшими функциями человеческого организма.

Люди – не единственные существа на Земле, чей пол определяется набором половых хромосом. Впервые я стал работать с медоносными пчелами более двадцати лет назад, и первоначально мой научный интерес был вызван очень простым вопросом: что происходит с медоносной пчелой, когда она заболевает?

Медоносные пчелы должны собирать пыльцу и нектар с многочисленных цветов, зачастую расположенных далеко от улья. И на этом пути они открыты воздействию всех видов микробов.

В отличие от позвоночных животных, таких как люди, медоносные пчелы в случае вторжения микробов не производят белки антител, чтобы бороться с инфекцией, а ловко используют методы химической войны. Медоносные пчелы – это «сами себе фармацевты», умеющие изготавливать для самолечения в случае микробной инфекции собственные фирменные антибиотики. (Некоторые из этих антибиотиков, к примеру, апидецин, могут даже проникать в любимый нами мед.) Цель моих исследований как раз и состояла в том, чтобы выяснить, годятся ли антибиотики, которые делают медоносные пчелы, для лечения людей с инфекциями.