Исследование показало, что Х-хромосома матери может ускорить старение мозга
Женщины рождаются с двумя X-хромосомами и наследуют по одной от каждого родителя. Но в каждой клетке их тела нужна только одна X-хромосома, поэтому другая случайным образом инактивируется. Некоторые клетки используют только материнскую X-хромосому; другие полагаются только на отцовскую X.
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили, что когда клетки мозга самок мышей экспрессируют только материнскую X-хромосому, их память и когнитивные навыки ухудшаются быстрее, чем у самок мышей, экспрессирующих как материнскую, так и отцовскую X -хромосому .
Открытие, опубликованное 22 января в журнале Nature , может объяснить различия в старении мозга между полами, поскольку мужчины наследуют только материнскую X-хромосому, а также различия между отдельными женщинами.
«Эти результаты повышают вероятность того, что некоторые женщины, у которых по чистой случайности больше выражена Х-хромосома их матери, могут иметь более выраженные когнитивные нарушения с возрастом или повышенный риск таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера», — говорит Дена Дубал, доктор медицинских наук, профессор неврологии и заведующая кафедрой старения и нейродегенеративных заболеваний имени Дэвида А. Коултера в Калифорнийском университете в Сан-Франциско, а также старший автор новой статьи.
«В конечном итоге это также может помочь нам найти конструктивные стратегии для замедления старения мозга у обоих полов».
X обозначает мозг
Предыдущие исследования намекали на то, что Х-хромосома, которой у большинства женщин две, а у большинства мужчин только одна, имеет жизненно важное значение для здоровья мозга.
Мутации в Х-хромосоме часто вызывают умственную отсталость , а женщины, родившиеся только с одной Х-хромосомой (диагноз, известный как синдром Тернера), могут иметь когнитивные нарушения. Некоторые исследователи предполагают, что Х-хромосомы могут помочь объяснить гендерные различия в когнитивных способностях, вербальной памяти или риске заболеваний мозга.
«Учитывая тот факт, что Х-хромосома обогащена генами , связанными с мозгом , для нас стало очень важно узнать, какую роль она может играть в старении мозга», — сказала Самира Абдулай-Сайку, доктор философии, научный сотрудник Калифорнийского университета в Сан-Франциско и первый автор новой работы.
Дубал и Абдулай-Сайку особенно интересовались, имеет ли значение для клеток происхождение X-хромосомы — от мамы или от папы. Они знали, что при формировании яйцеклеток и сперматозоидов к определенным генам на хромосомах добавляются химические метки.
Эти метки различаются в зависимости от того, принадлежит ли хромосома матери (яйцеклетка) или отцу (сперматозоид). Метки влияют на то, какие гены активируются, когда каждая хромосома используется в клетках.
В новом исследовании группа ученых разводила самок мышей, у которых либо экспрессировались только материнские X-хромосомы, либо смесь материнских и отцовских X-хромосом.
«Искривление Х-хромосомы распространено среди людей, и, безусловно, есть женщины, которые ходят с гораздо более высокими или более низкими уровнями материнских Х-хромосом, чем у других, просто по чистой случайности», — сказал Дубал. «Было проведено мало исследований возможных последствий этого».
Влияние материнских хромосом
Дубал и Абдулай-Сайку обнаружили, что самки мышей с активной материнской X-хромосомой демонстрируют худшую память и способность к обучению по мере старения. В мозге этих мышей материнская X-хромосома ускоряла биологическое старение в гиппокампе — области мозга, критически важной для обучения и памяти.
«Мы показали, что мозг этих животных действительно стареет быстрее, чем мозг их генетически идентичных сестер, у которых были включены X-хромосомы как матери, так и отца», — пояснил Дубал.
Проведя детальный анализ клеток мозга, команда смогла идентифицировать определенные гены, которые были полностью подавлены на материнских Х-хромосомах, но не на отцовских.
Когда исследователи использовали технологию редактирования генов CRISPR для активации подавленных генов на материнских Х-хромосомах у самок мышей, они стали умнее в старости.
«Все эти эксперименты в совокупности показали нам, что родительское происхождение Х-хромосомы может оказывать большое влияние на здоровье мозга», — сказал Абдулай-Сайку.
Эволюционные корни?
Новое исследование не было направлено на то, чтобы проверить, почему материнская X-хромосома ускоряет старение мозга по сравнению с отцовской X-хромосомой. Однако Дубал предположил, что гены, подавленные на материнской хромосоме, могут давать преимущество в более раннем возрасте.
«Возможно, этот паттерн экспрессии генов на самом деле очень полезен для развития мозга, но затем наступает компромисс в более позднем возрасте», — сказала она.
Дюбал надеется продолжить изучение роли Х-хромосомы в старении мозга и того, может ли она объяснить риск возникновения заболеваний мозга или потери памяти у людей.
«Х-хромосома, которую вы унаследовали от матери, отключает гены, ускоряет старение и ухудшает познавательные способности», — сказала она. «Можем ли мы обратить это вспять?»