Знание-сила, 2005 № 11 (941)

В генном составе X есть и другие загадки. Плотность генов в этой хромосоме (то есть количество генов на единицу ее длины) — самая низкая среди всех хромосом человека. И это естественно, потому что огромную ее часть занимают не гены, а так называемый генетический «мусор». Это, прежде всего, бывшие гены, теперь изуродованные мутациями почти до неузнаваемости и уже неактивные (их называют псевдогенами), а также совсем не работающие (то есть не способные кодировать белки) участки ДНК, которые повторяются подлине хромосомы сотни и тысячи раз. Такие «повторы» занимают 56 процентов длины Х-хромосомы; еще 29 процентов ее длины занимают длинные участки ДНК, способные сами себя вырезать из ее цепи и затем встраиваться в нее назад в любом другом месте (зачастую с опасностью для генов). Они называются ретротранспозонами, и самые распространенные среди них образуют семьи ALU и LIN Е-транспозонов, часть которых (подсемейство L1) порой достигает огромной длины в несколько миллионов звеньев ДНК. Чем объяснить такую замусоренность человеческой Х-хромосомы, непонятно, как непонятно и то, почему в ней такая низкая плотность генов. Возможно, эта низкая плотность была характерна уже для той исходной аугосомы, которая превратилась в Х-хромосому, а возможно, что самые важные гены (те, которые кодируют белки, жизненно необходимые женщине в удвоенном количестве) перешли с Х-хрососомы на другие, обычные хромосомы, чтобы иметь себе пару. Ведь у женщин, как уже сказано, вторая хромосома X инактивирована — именно для того, чтобы количество кодируемых Х-генами белков не превышало количество этих же белков у мужчины. Ясно, что все гены, необходимые женщине в удвоенном количестве, нужно было поэтому убрать с Х-хромосомы туда, где у них была бы активная пара, и вот природа путем случайных мутаций могла перевести их на аутосомы.

Вторая часть новостей касается как раз инактивации

Та длинная молекула, которая выполняет эту задачу, обволакивая вторую Х-хромосому женщины, называется H1ST-RNA и кодируется специальным геном этой второй Х-хромосомы, который сидит в ее центре. Оказалось, что по обе стороны от этого гена HIST располагается особенно густое скопление транспозонов L1, и возможно, что это не случайно. Не исключено, что именно они играют роль своеобразных «бустеров» этой инактивации. Еще одна новость в этом плане касается меры инактивации. Ученые давно уже подозревали, что она неполна, и сейчас, используя данные расшифровки, американцы Вилард и Карелль показали, что у женщин действительно инактивируется не вся вторая Х-хромосома, а лишь примерно 75 процентов ее генов. 15 процентов оставшихся генов второй Х-хромосомы всегда работают (что может вести к дополнительным различиям между женщинами и мужчинами), а еще 10 процентов ее генов выборочно работают у разных женщин (исследование проводилось на Х-хромосомах, взятых из одной и той же клетки у 40 женoин). Иначе говоря, у одной женщины могут работать одни гены из этих 10 процентов, а у другой — другие. Соответственно, у одной женщины вырабатывается удвоенное количество одних белков, а у другой — других. Это может объяснить, почему женщины как группа больше отличаются друг от друга, чем мужчины.

Третья группа результатов, полученных при расшифровке Х-хромосомы, напрямую связана с медицинской практикой.

Несмотря на малую плотность ее генов, Х-хромосома чрезвычайно нагружена «болезнетворными» генами. Влияние этих генов чаше всего проявляется на мужчинах, и такие, существенно более распространенные среди мужчин, заболевания, как цветная слепота, гемофилия, некоторые формы мышечной дистрофии и многие виды умственной отсталости, вызваны как раз мутантными генами той Х-хромосомы, что имеется в клетках мужчин. Причина такой «вредности» Х-хромосомы именно для мужчин понятна. Поскольку в мужских клетках эта хромосома представлена в единичном экземпляре, то действие ее мутантных генов не компенсируется ничем, тогда как у женщин его может нейтрализовать работа того же, но здорового гена на второй Х-хромосоме. Цифры, характеризующие эту особенность, удручающи. Всего на Х-хромосоме обнаружено 307 одиночных генов, мутации которых приводят к заболеваниям. Это составляет около 10 процентов всех известных наследственных болезней, связанных с одиночными генами, при том, что все Х-гены составляют лишь 4 процента генома. В целом, по своей болезнетворности Х-хромосома занимает первое место среди всех человеческих хромосом. (И это понятно, поскольку она не рекомбинируется с хромосомой Y и не может, как другие пары хромосом, хотя бы частично отделаться от всех накопившихся на ней болезнетворных мутаций.). Последующее изучение соответствующих Х-генов, основанное на завершенной теперь расшифровке, может принести данные, важные для понимания и лечения многих болезней.

ВО ВСЕМ МИРЕ

На рейсовом вертолете в Финляндию