«Известно несколько генов, лежащих в основе мужского бесплодия, но многое еще неизвестно», – говорит Алисса Крюгер, доктор философии.D. студент кафедры генетики человека. Крюгера, который работает в лаборатории главного исследователя Якоба Мюллера, Ph.D., и их коллеги изучали хромосомы X и Y, которые доставляются спермой в яйцеклетку, чтобы определить пол потомства – у разных видов и на протяжении миллионов лет эволюции.
Крюгер объясняет, что половые хромосомы уникальны, потому что, хотя когда-то они были идентичной парой хромосом, они независимо друг от друга развили разные наборы генов. Изучив половые хромосомы мышей, они обнаружили два недавно появившихся семейства генов, сцепленных с Х-хромосомой, которые встречаются только у мышей.
Интересно, что эти гены также представлены множественными копиями. Чтобы выяснить, за что отвечают гены, команда Крюгера удалила их из геномов некоторых мышей с помощью CRISPR и других технологий.
Удаление всех копий одного семейства X-сцепленных генов привело к появлению мышей, потомство которых было предвзято в сторону самцов в соотношении 60-40.
Это несоответствие не было результатом большего количества сперматозоидов, несущих Y – количество сперматозоидов X и Y у мышей осталось прежним. "Это говорит нам о том, что этот ген влияет на относительную пригодность сперматозоидов X и Y, но мы не знаем, как. Может быть, сперматозоиды, несущие Y, плавают быстрее или по прямой линии, мы еще не знаем », – говорит Крюгер.
Затем команда решила увеличить количество копий обоих семейств X-сцепленных генов, чтобы лучше понять, почему существует несколько копий.
Они продублировали эти области генома, и, что удивительно, это также изменило соотношение полов на 60-40, только на этот раз в пользу потомства женского пола.
Крюгер говорит, что эти семейства генов, сцепленных с X, по-видимому, являются «шкалой» пригодности сперматозоидов, несущих X. Интересно, что родственное семейство генов на Y-хромосоме также присутствует в нескольких копиях и может выполнять аналогичную роль в Y-несущих сперматозоидах.
Такой же перекос по полу наблюдался и в других экспериментах с участием плодовых мушек, и, по ее словам, нечто подобное могло присутствовать у людей, хотя наблюдать труднее. «Мы думаем, что копирование этих генов взад и вперед – это своего рода эволюционная гонка вооружений между хромосомами X и Y, которая длилась более 20 миллионов лет, чтобы поддерживать соотношение полов 50-50 мужчин и женщин."
Помимо эффектов соотношения полов, важной особенностью этих двух генов является то, что их полное удаление приводит к бесплодию самцов мышей.
В частности, удаление всех копий обоих семейств X-сцепленных генов предотвратило производство спермы у мышей-самцов; они не смогли превратить круглые клетки в удлиненные клетки с головой и хвостом, которые мы распознаем как сперматозоиды. Крюгер говорит: «Должно произойти множество клеточных процессов, которые не. Мы надеемся, что эта модель поможет нам лучше понять процесс развития производства спермы."