Исследование , опубликованное в журнале Nature Genetics Группой по развитию лимфоидной ткани Лаборатории медицинских наук Медицинского исследовательского центра, показывает, что вклад клеток, экспрессирующих материнские или отцовские Х-хромосомы, может быть избирательно искажен в разных частях тела.

В исследовании используются данные по человеку из проекта «1000 геномов» в сочетании с мышиными моделями вариаций последовательностей ДНК, связанных с Х-хромосомой человека, для углубления наших фундаментальных знаний о развитии биологически женских особей, имеющих две Х-хромосомы.

До сих пор считалось, что использование материнских и отцовских X-хромосом одинаково во всем организме. Новая работа показывает, что это не всегда так, и что разные органы могут быть перекошены в сторону использования либо материнских, либо отцовских X-хромосом.

Работа также раскрывает процесс, управляющий этим перекосом: конкуренция между клетками, экспрессирующими либо одну, либо другую X-хромосому. У некоторых людей клетки в таких органах, как сердце, в основном используют X-хромосому от одного родителя, тогда как иммунные клетки почти исключительно используют X-хромосому от другого родителя. Это обеспечивает важный шаг вперед в понимании основных принципов и механизмов развития у людей с XX.

Биологические женщины наследуют две X-хромосомы — по одной от каждого родителя — вместе со всем остальным генетическим материалом , который строит и поддерживает тело. Но, несмотря на наличие обеих родительских X-хромосом, только одна X-хромосома активно экспрессируется в любой данной клетке.

Поскольку последовательность ДНК каждой Х-хромосомы имеет генетические вариации, каждая клетка фактически выбирает для выражения набор уникальных характеристик, полученных от одного или другого родителя.

«Мы поняли, что когда клетки выбирают одну из двух своих X-хромосом, а не другую, они также выбирают, какой набор генетических вариантов экспрессировать», — сказал Маттиас Меркеншлагер, возглавляющий Группу исследований развития лимфоцитов.

«В результате отдельные клетки экспрессируют различные генетические варианты. Сейчас мы работаем над тем, чтобы узнать больше о том, как генетические варианты, связанные с Х-хромосомой, формируют развитие организма, и может ли избирательное использование Х-хромосомы в определенных тканях влиять на вероятность возникновения определенных состояний в дальнейшей жизни».

Исследователи сосредоточились на определенном гене на Х-хромосоме, называемом STAG2. Они обнаружили, что клетки с генетическим вариантом STAG2 не смогли развиться в иммунные клетки , называемые лимфоцитами, у женщин, которые несли вариант STAG2 на одной Х-хромосоме и обычную («референтную») версию STAG2 на другой Х-хромосоме.

Напротив, клетки с тем же вариантом STAG2 были полностью способны образовывать лимфоциты у мужчин XY (с одной копией X-хромосомы) или у женщин, у которых обе X-хромосомы несли этот вариант.

Исследователи пришли к выводу, что не сам вариант мешает формировать лимфоциты клеткам-вариантам, а наличие клеток, экспрессирующих референтную версию STAG2. Это показывает, что клетки конкурируют за «разрешение» формировать определенные типы клеток в организме.

Полученные результаты раскрывают новый аспект Х-сцепленного разнообразия, который ранее не рассматривался: взаимодействия между клетками могут определять вклад Х-сцепленного разнообразия в определенные типы клеток и тканей.

Даже если клетки, экспрессирующие референтный STAG2, вытесняют в формировании крови, клетки, экспрессирующие вариант, могут преобладать в других частях тела. Для ведущего автора исследования, Терезы Буэнавентуры, это вызвало личное любопытство. «Работа над этим проектом была особенно захватывающей для меня, поскольку она заставила меня заинтересоваться вкладом каждой из Х- хромосом в мои различные ткани», — сказала она.

Эти результаты раскрывают ранее недооцененный аспект разнообразия, сцепленного с Х-хромосомой, где взаимодействия между эпигенетически разнообразными клонами могут формировать вклад генетического разнообразия, сцепленного с Х-хромосомой, в определенные типы клеток и тканей.