«Нам впервые удалось заставить животное полностью сменить пол, меняя не отдельные гены, кодирующие белки, а «мусорную» ДНК. Мы предполагаем, что этот участок, Enh13, может играть ключевую роль в различных нарушениях полового развития и среди людей», — заявил Робин Лоуэлл-Бэдж (Robin Lovell-Badge), генетик из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне (Великобритания).
Все млекопитающие и многие виды птиц используют особые половые хромосомы для определения пола будущего потомства. К примеру, наличие двух Х-хромосом в геноме человеческого зародыша превратит его в девочку, а одна X и одна Y-хромосома — в мальчика. Где содержится «мужская» и «женская» программы роста зародыша и что ими управляет, ученые пока не знают.
За последние два десятилетия генетики обнаружили, что существенными частями этой программы развития управляют два гена — Sox9 и Sry. Первый ген отвечает за превращение заготовок половых клеток в будущие семенники и их вспомогательные клетки, а второй — за «включение» Sox9 в тот момент времени, когда зародыш «определяется» со своим полом.
Повреждение Sry, как выяснили Лоуэлл-Бэдж и его команда еще в 1991 году, приводит к тому, что «женские» зародыши превращаются в полноценных самцов, способных продолжить свой род. Это открытие натолкнуло ученых на мысль, что многие нарушения в половом развитии должны быть связаны с мутациями в этих генах, однако они быстро обнаружили, что мутации в этих генах в ДНК «девиантов» часто не было.
Подобные неудачи заставили ученых искать причины развития подобных проблем не в самих Sox9 и Sry, а в том, как устроена их белковая «упаковка» и ближайшее окружение, сильно влияющее на то, как часто клетка может считывать ДНК. Изменения в их структуре, как показывают недавние опыты биологов, могут полностью отключать или активировать связанные с ними гены.
Эти опыты, как отмечает Лоуэлл-Бэдж, привели к открытию крайне необычного участка «мусорной» ДНК, расположенного рядом с геном Sox9. Этот сегмент генома, получивший имя Enh13, заставляет белки клетки «распутывать» ту часть хромосомы, внутри которой находится Sox9, что, как предположили ученые, повышает его активность и запускает программу «мужского» развития.
Руководствуясь этой идеей, биологи проверили, что произойдет, если повредить данный участок ДНК или временно отключить его. Для этого они скрестили мышей, в чьем геноме присутствовала лишь одна исправная копия Enh13, и проследили за тем, как развивалось их потомство.
Этот трюк привел к совершенно неожиданным последствиям — все «самцы» в помете таких грызунов не только не потеряли свои половые органы, но и приобрели яичники и все женские вторичные половые признаки. Как отмечает Лоуэлл-Бэдж, это было совершенно неожиданным для него, так как ученые ожидали, что пол поменяет лишь половина грызунов, так как в их ДНК присутствует еще один стимулятор активности Sox9, участок TES.
Полная смена пола, в свою очередь, говорит о том, что Enh13 играет ключевую роль в половом развитии млекопитающих — повреждения или мутации в этом участке «мусорной» ДНК, как считают ученые, должны быть причиной большинства «сбоев» в половом развитии человека и животных.
«Мусорная ДНК занимает примерно 98% нашего генома, и лишь 2% его «букв» приходится на гены, кодирующие белки. Если удаление всего одного подобного сегмента полностью поменяло органы животного, то можно себе представить, к каким последствиям приведут другие изменения такого рода. Мы десятилетиями пытались понять, какие части генома связаны с нарушениями в половом развитии, и похоже, что ответ на этот вопрос кроется не в генах», — заключает Лоуэлл-Бэдж.
Статья опубликована в журнале Science.
