Что заставляет крыс без Y-хромосомы становиться самцами?

Исследование мозга находящихся под угрозой исчезновения колючих крыс с островов у побережья Японии, проведённое учёным из Центра наук о жизни Бонда Университета Миссури (MU) Шерил Розенфельд, может пролить свет на тонкие генетические влияния, которые стимулируют развитие клеток млекопитающего по мужскому типу в отсутствие Y-хромосомы.

Корень ответа — в хромосомах этого конкретного млекопитающего. Самцы амамийской колючей крысы (Tokudaia osimensis) не похожи на большинство терианских млекопитающих — группы, включающей плацентарных млекопитающих и сумчатых. В отличие от большинства млекопитающих, у этих самцов нет Y-хромосомы, которая была утрачена в ходе эволюции. У них есть только одна X-хромосома.

У большинства млекопитающих развитие по мужскому типу возможно только при наследовании Y-хромосомы от отца. Эта хромосома содержит ген SRY (sex-determining region Y), который запускает развитие семенников и последующую выработку тестостерона. Этот гормон стимулирует развитие мужского репродуктивного тракта и маскулинизацию мозга.

Лаборатория Розенфельд в сотрудничестве с японскими учёными получила образцы мозга самцов и самок этого вида. Исследователи изолировали РНК из образцов и провели секвенирование, чтобы сравнить транскрипты (молекулы РНК, несущие информацию для синтеза белка) между полами.

Ключевые результаты:

• При сравнении самцов и самок было обнаружено, что у самцов активны на несколько сотен транскриптов больше, чем у самок.
• Поскольку оба пола имеют одинаковые половые хромосомы (одну X), различия могут возникать из-за того, что у самцов больше количества одного из более эффективных вариантов (изоформ) транскриптов определённого гена.
• Многие из транскриптов, активных у самцов, кодируют различные гены белков с цинковыми пальцами (zinc finger proteins). У других млекопитающих эти гены могут активироваться SRY и значительно влиять на половое развитие.

Выдвинутая гипотеза:

У самцов амамийской крысы могут включаться все эти другие транскрипты белков с цинковыми пальцами, которые компенсируют отсутствие гена SRY. Они влияют на превращение недифференцированной гонады в семенник и способствуют программированию мозга по мужскому типу. Без этих транскриптов происходит женская половая дифференцировка.

Исследование имеет особую актуальность из-за потенциального вымирания амамийских колючих крыс. Понимание механизмов может помочь в сохранении вида.

Розенфельд надеется продолжить работу, полностью секвенировав геном этих крыс, чтобы лучше понять нюансы мужской половой дифференцировки у животных без Y-хромосомы. Это исследование напоминает, что механизмы, регулирующие дифференцировку гонад и мозга, сложны и ещё не до конца изучены, и не сводятся только к наличию хромосом и гена SRY.