Тестостерон: гормон, который разделяет и властвует

Когда эмбрион Дженни только начинал развиваться в утробе матери, ее стволовые клетки получали все обычные инструкции относительно того, чем они должны стать: клетками печени, костей, нервной ткани, кожи и т. д. Они следовали указаниям о том, какие гены активировать, а какие игнорировать – и потому в них синтезировались обычные белки, которые заставляют клетки дифференцироваться в ткани, необходимые для создания тела человека. В этих «унисекс»-тканях решения о том, какой клеткой стать, не сильно различаются для мужчин и для женщин – всем нам нужны кости или печень. Но семенники и яичники нужны не всем. Каким образом формирующийся плод понимает, как ему принять это жизненно важное решение – следовать по пути развития яичников или семенников?

На ранних этапах развития плода группы недифференцированных клеток скапливаются у обоих полов на гребнях структур, которые позже станут почками. До шестой недели эти первичные, или бипотенциальные, гонады идентичны у мужского и женского плода, а затем их клетки начинают дифференцироваться и собираться вместе, чтобы создать тот или иной тип гонад. Траектория развития этих клеток зависит от того, «слышат» ли гены в их ДНК «громкий клич» в виде большого количества белка SRY (sex-determining region of the Y chromosome, что означает «определяющий пол участок Y-хромосомы»). Белок SRY кодируется одноименным геном, расположенным, разумеется, на Y-хромосоме.

Решающее значение тут имеет сперматозоид, оплодотворивший яйцеклетку. Обычно каждый сперматозоид несет или хромосому X, или хромосому Y, а все яйцеклетки несут одну хромосому X. Наследуют ли все клетки эмбриона половые хромосомы XY или XX, зависит от того, содержал ли сперматозоид, оплодотворивший яйцеклетку, хромосому Y или хромосому X. Судьбу первичных гонад определяют мужские половые клетки, потому что ген SRY расположен на Y-хромосоме.

Примерно через шесть недель этот ген на Y-хромосоме – ген SRY – транскрибируется и транслируется в белок SRY, который затем увеличивает (а иногда и снижает) скорость транскрипции других генов на других хромосомах. Особое значение имеет ген SOX9 на 17-й хромосоме{79}: SRY воздействует на него в числе первых, повышая его активность и увеличивая выработку белка SOX9. Этот белок, в свою очередь, изменяет экспрессию других генов в клетках, составляющих первичную гонаду. Таким образом, ген SRY приводит к производству конкретных белков внутри клеток первичной гонады. Под воздействием этих белков клетки приобретают особые свойства клеток семенников (и подавляют работу генов, определяющих их развитие как клеток яичников). В конечном итоге Y-хромосома и экспрессия гена SRY, наряду со многими другими «нижележащими» генами, заставляют кластер клеток, составляющих первичные гонады, сформировать семенники, а не яичники.

Дифференциация бипотенциальных гонад

Для полного развития яичников необходимы две Х-хромосомы и экспрессия множества разных генов. Но аналогичного «главного тумблера», подобного тому, который имеется на Y-хромосоме для развития семенников, в этом случае не существует. Яичники развиваются, если на протяжении переломного периода, наступающего на шестой неделе развития плода, в клетках первичной гонады не производится в большом количестве белок SRY. Нет Y-хромосомы, нет всплеска SRY, нет семенников. Яичники также могут образовываться у человека с хромосомным набором XY, если SOX9 или другие важные для траектории «создаем яички» гены не работают как обычно. В этих случаях плод, как правило, развивается по женскому типу, хотя во взрослом состоянии яичники этого человека могут оказаться не полностью функциональными. Пол человека не всегда соответствует его половым хромосомам. Самое важное – это конкретная картина экспрессии генов, которая приводит к развитию либо семенников, либо яичников.