Жінка – генетична мозаїка

Перша хвиля боротьби жінок за власні права припала на час розквіту та становлення природничих дисциплін у західному суспільстві. Це породило низку досліджень, що порівнювали ментальні, біологічні та соціальні характеристики чоловіків і жінок. Як біолог та прихильник еволюціонізму я глибоко переконана, що ми дійсно різні, бо маємо виконувати різні функції у дуже нелегкій справі – народження та виховання нащадків. Ми маємо різну фізіологію, анатомію, тип мислення, особливості поведінки. Кожна стать унікальна по-своєму, але в сьогоднішньому блозі йтиметься про виняткову особливість жіночого тіла: з генетичної точки зору всі жінки – мозаїки.  Ця особливість робить нас менш вразливими до деяких зчеплених зі статтю генетичних захворювань (дальтонізм, гемофілія, м’язева дистрофія Дюшена та ін.).

Для початку пропоную коротко розглянути різницю між жіночою та чоловічою статевими хромосомами. Як і всі інші хромосоми, вони представлені парами – ХХ у жінок та ХУ у чоловіків. Інші 44 хромосоми наших клітин вважаються аутосомами і не впливають на формування статі. При заплідненні кожна людина отримує половину хромосом від мами і половину від батька. Тобто від мами ми завжди отримуємо Х хромосому, а від батька дівчатка отримують Х, а хлопчики У хромосому на додачу до 22 аутосом. Х та У хромосоми різняться за формою, розмірами та кількістю генів. Так, У хромосома має лише близько сотні генів, а Х – близько тисячі. За такою логікою кожна клітина в жіночому тілі містить на 900 генів більше, ніж чоловіча. І не лише більше генів, але й у жіночому тілі тисяча генів теоретично має другу копію самих себе, чого немає в чоловіків. Зате чоловіки додатково мають сто генів, що надають їм ознак маскулінності. Однак, у природі не все так просто. У жіночому організмі одна з хромосом вибірково інактивується. Більше того, інактивація відбувається на стадії раннього ембріонального розвитку і це проходить рандомно (випадковим чином). Тобто в одних клітинах жіночого тіла активна Х-хромосома батька, а в інших – матері. Саме в цьому і полягає порівняння жіночого тіла з генетичною мозаїкою.

Найкращою ілюстрацією жіночої мозаїчності є кішки черепахового забарвлення. На одній Х хромосомі кішки знаходиться версія гену (алель), що кодує чорний пігмент, а на іншій – алель, що кодує рудий пігмент. На ранній стадії розвитку ембріону, відбувається рандомна інактивація однієї з Х хромосом кошеняти. В місцях, де була інактивована Х-хромосома з геном чорного пігменту, будуть руді плями на тілі кошеняти і навпаки. Не важко зрозуміти, що подібне забарвлення мають лише кішки, однак дуже рідко й котики можуть мати черепахову шкірку. Це відбувається тоді, коли тварини мають генетичне захворювання – трисомію по статевих хромосомах (ХХУ) – щось подібне до синдрому Дауна у людей.

Інактивовану Х хромосому у жінок можна бачити під мікроскопом як конденсований згусток ДНК у ядрі. Його називають Тільцем Барра на честь канадійського вченого Муррея Барра. Він зі своїм аспірантом Евартом Бертаном, вивчаючи нервові клітини, помітили згустки ДНК в ядрах нейронів (нервових клітин). Це сталося ще у 1948 році, але лише через десять років американець Сусумо Охно дійшов висновку, що тільця Барра – це інактивовані Х хромосоми. Вчений помітив, що Х хромосоми, хоча й інактивуються випадковим чином, не «мовчать» повністю. Тобто якщо у одному з алелей є мутації, що перешкоджають роботі органу, інактивується саме дефектний ген. Потрібний ген буде активним навіть якщо хромосома з «правильним» геном сконденсована у тільце Барра.

 Для прикладу візьмемо дальтонізм. Це зчеплене зі статтю генетичне захворювання, яке призводить до кольорової сліпоти (людина не розрізняє один або кілька кольорів). Чому виникає дана хвороба? У нормі людина має три пігменти в світлочутливих клітинах на сітківці ока (колбочках) – червоний, зелений, синій. Гени, що відповідають за синтез пігментів знаходяться на Х хромосомі. Якщо чоловік має мутацію в генах одного або кількох пігментів, у нього розвивається дальтонізм. Жінка ж має дві Х-хромосоми і в колбочках на сітківці її очей інактивується саме дефектний ген. Дуже рідко бувають випадки, коли жінка має мутації в обох алелях гену одного з пігментів (успадкувала дальтонізм і від матері, і від батька), але таких випадків близько 4 на 1000.

У 1974 році Клаус Патау встановив механізм інактивації Х хромосоми. Він виявив, що біля центромери (перетяжка між двома частинами хромосоми (хроматидами)) знаходиться ділянка ДНК, яка і відповідає за формування тільця Барра. Там розташований ген XIST, що синтезує РНК, яка і запускає процес інактивації Х хромосоми. Інактивація полягає в так званих епігенетичних змінах, що змушують гени “мовчати”. Такі зміни лежать не лише в основі формування тільця Барра, а й відіграють важливу роль у розвитку різноманітних захворювань: передчасне старіння, рак, розумова відсталість та ін..

Слід пам’ятати, що в наших клітинах  аутосоми розташовуються парами. Їхні гени як експресуються, так і інактивуються парами. Наприклад гени, що активні в мозку і мовчать у м’язах, завжди парні. Лише Х хромосома підлягає запрограмованій інактивації в жіночих клітинах, аби мінімізувати генетичні відмінності між двома статями. Ця особливість робить Х хромосому унікальною. Саме механізм вибіркової інактивації генів з мутаціями на одній із хромосом підвищує можливості адаптації жінок до несприятливих умов навколишнього середовища, інфекційних агентів та мутацій. Дослідниця та письменниця Марі Ліон стверджує, що саме наявність лише однієї Х хромосоми робить чоловіків більш вразливими до несприятливих чинників довкілля на більшості етапів їхнього життя. Крім того, генетична мозаїчність тіла жінки – унікальний механізм уникнення зчеплених зі статтю генетичних захворювань.

Джерела рисунків: 1 – https://wall.alphacoders.com/big.php?i=726674; 2 – http://www.wbur.org/commonhealth/2016/11/21/men-women-cancer-x-chromosome; 3 – https://thebigbonstheory.wordpress.com/2014/12/31/what-makes-a-calico-cat-calico; 4 – https://wordpress.com/post/cellbiologyblog.wordpress.com/88; 5 – https://www.gofundme.com/joshandhenry; 6 –