Люди "икс"-"игрек"

Природа любит поиграть с хромосомными наборами. Кто знает, может, эти игры и приводили когда-то к подобным казусам.
Сандро Боттичелли. «Афина и кентавр»

Все знают, что рождение мальчика обусловлено попаданием в спермий мужской половой хромосомы Y («игрек»), несущей в своем коротком плече ген мужского пола SRY – Sex Region Y. Его присутствие ведет к тому, что в ходе развития плода гонады – будущие прообразы половых желез – развиваются тестикулы со сперматогониями. Они в течение всей жизни мужчины сохраняют стволовые клетки, деление которых дает спермии.

Как было показано в экспериментах на мышах, стволовые клетки поддерживаются за счет особого белка (NANOS). Выключение гена этого белка приводит к постнатальному угнетению развития мышиных тестикулов и бесплодию самцов. Повышение активности гена (оверэкспрессия) стимулирует накопление в сперматогониях недифференцированных клеток, обладающих свойствами стволовых, в частности – способностью к самовозобновлению.

Если яйцеклетку оплодотворяет спермий, несущий женскую Х-хромосому («икс»), то рождается девочка. А дальше возможны варианты. В частности, ген SRY может мутировать, и тогда рождается девочка с хромосомным набором ХY. Ген может перескочить на Х-хромосому, в результате чего рождается ХХ-мальчик. Бывает, что рождается девочка с набором ХО, то есть у нее отсутствует вторая женская хромосома – синдром Тернера.

До самого последнего времени никто не представлял себе молекулярного механизма возникновения подобных состояний. Проблемой давно занимается Дэйвид Пэйдж из Массачусетского технологического института, который еще в 2003 году открыл наличие в Y-хромосоме больших палиндромов ДНК.

Палиндромами греки называли бег назад, а филологи – слова, например «заказ», или выражения, читающиеся вперед и назад одинаково. Палиндромами в ДНК называются последовательности, которые одинаковы в обеих цепях. В Y-хромосоме они могут достигать гигантской длины в три миллиона оснований, или «букв» ген-кода.

Никто не мог понять природы палиндромов, поэтому Пэйдж предположил, что они служат своего рода буфером, защищающим распределенные в них гены от нежелательных мутаций. Другая возможная функция палиндромов – направление, «адресация» систем ДНК к месту возникшей мутации для ее исправления.

Вполне возможно, что все это так и есть на самом деле. Однако у своих пациентов Пэйдж обнаружил, что палиндромы являются, как он образно назвал, ахиллесовой пятой Y-хромосомы. Дело в том, что именно палиндромы в ходе удвоения хромосомы при подготовке к делению могут приводить к образованию «дицентрических» Y, то есть вариантов с двумя центромерами.

Пэйдж провел молекулярный анализ у 51 человека с дицентрическими Y-хромосомами, в результате он обнаружил поразительную вещь. Если будущий ребенок при зачатии получает мутантную Y-хромосому с близко расположенными парными центромерами, то рождается мальчик. Однако с увеличением расстояния между центромерами нарастает феминизация организма, что опять же может проявляться в разных вариантах.

Cлишком длинная Y-хромосома в ходе клеточного деления при растаскивании к полюсам может попросту ломаться. В результате в дочерних клетках остается только Х-хромосома матери. Так и рождаются девочки с набором ХО, то есть с синдромом Тернера.

Но у пациентов Пейджа были и мозаичные химеры, возникшие в результате неравномерного распределения при развитии плода клеток, несших сдвоенные Y-хромосомы или не имевших их вообще. У таких людей обнаружился тестикул на одной стороне и яичник на другой! Сам ученый, распутывающий тайны мужской хромосомы 30 лет, сказал, что это «фантастический эксперимент природы». Оно и неудивительно, если учесть, что среди его пациентов были люди, несущие Y-хромосому в белых клетках крови, но не в своих половых железах.