Хромосомы

Основная статья: Генетика

Хромосомы можно разглядеть в обычный микроскоп.

Аутосомы

Аутосомы - ряд хромосом, передающихся от родителей (одна от отца, другая от матери), составляющий диплоидный (двойной) набор всех хромосом, кроме половых.

Y-хромосома

Y-хромосома - одна из двух половых хромосом в системе хромосомного определения пола XY, которая встречается у многих животных, большинства млекопитающих, в том числе человека. Содержит ген SRY, oпределяющий мужской пол организма, а также гены, необходимые для нормального формирования сперматозоидов. В отличие от других хромосом, Y-хромосома передается от отца к сыну в практически неизменном виде. Если при производстве половых клеток в Y-хромосоме мужчины произошла мутация, то все его сыновья получат уже измененную мужскую половую хромосому.

2024: Y-хромосома начала исчезать. Это может привести к вымиранию человека как вида

Мужчины медленно теряют свою Y-хромосому, что через несколько миллионов лет может привести к вымиранию человека как вида. Об этом говорится в исследовании команды австралийских специалистов из Университета Ла Троба, с результатами которого Zdrav.Expert ознакомился в конце августа 2024 года.

У человека, как и у других млекопитающих, самки имеют две Х-хромосомы, а самцы — одну Х и одну Y. Хромосома X содержит около 900 генов, выполняющих самые разные функции, не связанные с полом. В свою очередь, Y включает небольшое количество генов (около 55) и простую повторяющуюся ДНК. При этом Y содержит ген SRY, определяющий мужской пол организма, а также гены, необходимые для нормального формирования сперматозоидов.

𝓲

Freepik

У большинства млекопитающих есть X- и Y-хромосомы: первая с большим количеством генов, а вторая — с SRY и рядом других. Эта система сопряжена с проблемами из-за неравной дозировки X-генов у самцов и самок. Открытием стало то, что австралийский утконос (водоплавающее млекопитающее отряда однопроходных) имеет совершенно другие половые хромосомы, больше похожие на таковые у птиц. У этого животного пара XY представляет собой обычную хромосому с двумя равноправными членами. Это говорит о том, что ранее у млекопитающих X и Y были обычной парой хромосом.

Таким образом, делают вывод авторы исследования, Y-хромосома потеряла 845 (900 минус 55) активных генов за 166 млн лет, в течение которых люди и утконосы развивались отдельно. Это соответствует потери примерно пяти генов каждые миллион лет. При таких темпах последние 55 генов могут исчезнуть через 11 млн лет, что приведет к вымиранию человека. Впрочем, известны два вида грызунов, которые уже потеряли свою Y-хромосому и до сих пор выживают: это кротовые полевки в Восточной Европе и колючие крысы в Японии.^[1]

2023: Как Y-хромосома влияет на агрессивность рака у мужчин

21 июня 2023 года исследователи из Института глобального здоровья Джорджа в Сиднее опубликовали статью, посвященные вкладу Y-хромосомы в развитие колоректального рака и рака мочевого пузыря.

В исследовании установлено, что потеря всей Y-хромосомы в некоторых клетках, что происходит естественным образом с возрастом, повышает риск агрессивного рака мочевого пузыря и может позволить опухолям мочевого пузыря ускользать от обнаружения иммунной системой. По данным ученых, определенный ген Y-хромосомы у мышей повышает риск распространения некоторых видов колоректального рака на другие части тела.

Раковая опухоль толстой кишки

По словам ученых, эта работа являются шагом к пониманию того, почему так много раковых заболеваний предрасположены к мужчинам. Становится ясно, что дело не только в образе жизни. Образ жизни уже давно возлагается на то, что многие виды рака, не связанные с репродуктивной функцией, чаще и агрессивнее встречаются у мужчин, чем у женщин. Например, мужчины чаще курят и употребляют алкоголь. Но даже с учетом этих факторов некоторые различия в частоте или тяжести рака между мужчинами и женщинами сохраняются.

Между тем, исследователи также обнаружили, что Y-хромосома, которая часто встречается у мужчин, может спонтанно теряться во время деления клеток. С возрастом у мужчин увеличивается доля клеток крови без Y-хромосомы, а избыток таких клеток связан с такими заболеваниями, как болезни сердца, нейродегенеративные состояния и некоторые виды рака.

По информации научного журнала Nature, исследователи обнаружила, что такие раковые клетки были более агрессивными при пересадке мышам, чем аналогичные клетки, сохранившие Y-хромосому. Ученые также обнаружили, что иммунные клетки, окружающие опухоли без Y-хромосомы, как правило, не функционируют. Чтобы узнать больше о том, как этот процесс может повлиять на рак мочевого пузыря, ученые изучали клетки рака мочевого пузыря человека, которые либо спонтанно потеряли Y-хромосому, либо удалили ее с помощью редактирования генома CRISPR-Cas9. Команда обнаружила, что такие раковые клетки были более агрессивными при пересадке мышам, чем аналогичные клетки, сохранившие Y-хромосому. Они также обнаружили, что иммунные клетки, окружающие опухоли без Y-хромосомы, как правило, не функционируют.

Со слов исследователя рака из Института глобального здравоохранения Джорджа Сью Хаупта, у мышей терапевтическое антитело, способное восстановить активность этих иммунных клеток, оказалось более эффективным против таких опухолей без Y, чем против опухолей, которые все еще имели Y-хромосому. Команда обнаружила аналогичную тенденцию в опухолях человека. Этот вывод является «самым важным сообщением» исследования. Подобные антитела, называемые ингибиторами контрольных точек, уже используются в клинической практике против некоторых опухолей.

Согласно тексту научной работы, исследователи обнаружили, что ген на Y-хромосоме под названием KDM5D может ослаблять связи между опухолевыми клетками, помогая им отделяться и распространяться в другие части тела. Когда этот ген был удален, опухолевые клетки стали менее инвазивными и с большей вероятностью распознавались иммунными клетками. Это также представляет собой потенциальную мишень для противораковой терапии, ведь эта мишень, на которую можно воздействовать. Этот контекст может меняться в зависимости не только от пораженного органа, но даже от расположения опухоли в органе и наличия или отсутствия других генетических мутаций.^[2]

X-хромосома

2020: Первая расшифровка X-хромосомы человека

В середине июля 2020 в журнале Nature появилась новость о том, что исследователи впервые полностью расшифровали Х-хромосому человека, определив последовательность более 3 млн пар оснований. Это важный шаг в подготовке модели полноценного генома человека, которую ученые обещают создать к концу 2020 года.

Секвенирование генома человека считается одним из самых амбициозных научных начинаний. Первая версия, полученная в 2000 году, охватила немногим более 92% генома с точностью более 99,99%. О первой полной сборке Х-хромосомы человека «теломер-в-теломер» (то есть от начала и до конца) объявила группа ученых из Национального института исследования генома человека в США.

Авторы исследования выбрали Х-хромосому, потому что она связана с множеством серьезных заболеваний, включая гемофилию и мышечную дистрофию Дюшенна. Команда не секвенировала Х-хромосому из нормальной человеческой клетки, а изучала клетки пузырного заноса, которые содержат две одинаковые последовательности ДНК. Это позволило им получить больше данных, чем изучение одной мужской Х-хромосомы, и избежать неточностей, которые могут возникнуть при анализе двух женских.

X-хромосому человека впервые расшифровали

Геном настолько длинный, что машины для секвенирования не могут прочитать его целиком. Исследователям приходится разрезать его на более мелкие части, чтобы исследовать их по отдельности, однако часть информации теряется в процессе сборки. Возможность расшифровки Х-хромосомы появилась благодаря новым технологиям секвенирования с использованием нанопор.

В отличие от традиционных методик они позволяют считывать сверхдлинные последовательности без излишнего повреждения ДНК. В итоге исследователи достигли точности считывания в 99,995%. Используя эту технику, команда смогла заполнить огромный пробел в изучении центромеры, включающей около 3,1 миллиона пар оснований повторяющейся ДНК. Эти ранее неисследованные области могут оказаться особенно ценными для науки.^[3]

Гаплотип, субклад, гаплогруппа

Гаплотип - совокупность генов на участках одной хромосомы, обычно наследуемых вместе.

Гаплогруппа - группа схожих гаплотипов, имеющих общего предка, у которого произошла мутация, унаследованная всеми потомками (обычно - однонуклеотидный полиморфизм, или отличие последовательности ДНК размером в один нуклеотид (A, T, G или C)).

Субклад - термин, используемый для описания подгруппы (ветви) гаплогруппы. Широко используется в описании ДНК-генеалогических тестов митохондриальной ДНК и Y-хромосомы.

• Субклад R1b1a2a1a2b (S28/U152)

Новые технологии в здравоохранении

Примечания