Генетики підтвердили токсичність Y-хромосоми для самців плодових мушок

Американські генетики підтвердили експериментально, що з віком у самців одного з виду плодових мушок на Y-хромосомі падає кількість репресорних міток і посилюється активність некодуючих ДНК-повторів, що може призводити до зменшення стабільності геному. Ці дані, опубліковані в, говорять на користь гіпотези «токсичної Y-хромосоми», за допомогою якої намагаються пояснити меншу тривалість життя самців багатьох видів.

Самці і самки багатьох видів тварин мають різну тривалість життя, при цьому внесок у скорочення життя можуть вносити безпосередньо статеві хромосоми. Статистика стверджує, що більш коротке життя живуть саме володарі двох різних хромосом - в системі XY це самці, а в системі ZW (як у птахів) це самки. Мабуть, це пов'язано не тільки з наявністю або відсутністю певних генів на статевих хромосомах, але і з особливостями їх послідовностей ДНК, кількістю повторюваних послідовностей і мобільних елементів.

Велика кількість таких послідовностей може погано позначитися на стабільності геному, оскільки повтори мають властивість рекомбінувати і змінювати структуру хромосом, викидаючи або подвоюючи цілі шматки. До такого ж результату призводить і активне переміщення мобільних елементів (часто це стародавні залишки вірусів, що вбудувалися в геном). Тому в нормі в хромосомах небажані послідовності упаковані в гетерохроматин (неактивний стан ДНК в комплексі з білками-гістонами) і не працюють. Інакше збагачена такою ДНК хромосома буквально стає токсичною для свого носія.

Елісон Нгуєн (Alison Nguyen) і Доріс Бечтрог (Doris Bachtrog) з Каліфорнійського університету в Берклі підтвердили цей феномен на плодових мушках. Самки мушок з генотипом XXY живуть менше, ніж нормальні самки XX. Тому вчені припустили, що Y-хромосома в якийсь момент стає токсичною, що і призводить до скорочення тривалості життя самців.

Об'єктом їх дослідження стали мухи, самці яких мають відносно еволюційно молоду і довшу Y-хромосому. Її розмір збільшено в тому числі за рахунок великої кількості повторів і мобільних елементів. Генетики вивчили транскрипційну активність ДНК цієї хромосоми і динаміку появи репресорних гістонових міток.

Виявилося, що у самців, як молодих, так і старих, активність мобільних елементів загалом вища, ніж у самок, незважаючи на те, що кількість гетерохроматину у молодих самців вища. Таким чином, упаковки в гетерохроматин у цього виду мух недостатньо, щоб придушити мобільні елементи, і Y-хромосома дійсно може провокувати геномну нестабільність. Крім того, з віком у самців мух зростає експресія так званої сателітної ДНК у складі повторів, за рахунок втрати репресорних гістонових міток. Тобто з віком токсичність Y-хромосоми збільшується. Все це цілком може служити причиною скорочення життя самців порівняно з самками.

У процесі еволюції у самців Y-хромосома виявилася збільшена в результаті приєднання до предкової Y-хромосоми однієї з аутосомних хромосом. Ймовірно, в процесі природного відбору з часом цей вид позбудеться зайвих токсичних послідовностей. Принаймні, у інших видів, в тому числі ссавців, процес деградації Y-хромосоми в процесі еволюції дійсно зафіксований. Можна припустити, що драйвером цього процесу була, в тому числі, описана токсичність.

Про те, як Y-хромосома визначає (чи ні) стать, можна прочитати в нашому матеріалі «Чи легко стати чоловіком».