Короткую жизнь мужчин связали с “токсическим" действием Y-хромосомы

Молекулярные биологи выяснили, что особи женского пола живут дольше мужчин и самцов из-за последних повторяющихся участков в Y-хромосоме, которые заставляют стареющие клетки производить опасные для их жизни вещества. Выводы ученых опубликовал научный журнал PLOS Genetics.

"Мужские Y-хромосомы обычно почти полностью состоят из повторяющихся транспозонов – обрывков геномов древних вирусов. В молодых клетках эти участки ДНК блокирует белковая “обертка” хромосом, однако с возрастом ее структура слабеет. В результате подобные участки активируются, что негативно действует на клетки", – пишут исследователи.

Все млекопитающие, многие виды птиц и насекомых используют для определения пола будущего потомства особые хромосомы. К примеру, в геноме девочек две Х-хромосомы, а у мальчиков – одна X и одна Y-хромосома. Где содержится "мужская" и "женская" программы роста зародыша и что ими управляет, ученые пока не знают.

Исследования последних лет показывают, что по ходу эволюции млекопитающих Y-хромосома достаточно быстро уменьшается. Это означает, что она может вовсе исчезнуть. Опыты на мышах показывают, что полноценный мужской организм можно вырастить и без Y-хромосомы в клетках зародыша: для этого нужно взять из нее всего два гена и перенести в другие области генома.

Американские молекулярные биологи под руководством профессора Калифорнийского университета в Беркли Дорис Бахтрог выяснила возможную причину исчезновения Y-хромосомы и ее необычную роль в процессе старения мужчин и самцов животных.

Прежние эксперименты на мушках вида Drosophila melanogaster показали, что в Y-хромосомах насекомых оказалось множество повторяющихся участков, которые попали в геном их предков в результате контактов с ретровирусами – транспозонов. Если их активировать, в геноме появляются новые копии этих участков ДНК, а также различные нарушения в работе клеток.

Ученые заинтересовались, какую роль транспозоны могут играть в жизнедеятельности насекомых. Для ответа на этот вопрос биологи попытались найти другой вид мушек, в половых хромосомах которых повторов было бы значительно меньше или больше.

На эту роль исследователи выбрали дрозофил вида Drosophila miranda. Их X- и Y-хромосомы возникли по эволюционным меркам относительно недавно, около 1,5 млн лет назад. Они появились в результате слияния одной из пар хромосом, общей для представителей обоих полов, с их X- и Y-хромосомами. В дальнейшем количество транспозонов в Y-хромосоме мушек резко увеличилось, тогда как в Х-хромосоме их число практически не поменялось.

Благодаря этой особенности генетики смогли проследить за влиянием этих повторов на жизнь двух видов мушек. Они отслеживали, как менялась активность повторяющихся участков в Y-хромосомах Drosophila miranda и Drosophila melanogaster. Параллельно ученые провели аналогичную работу для X-хромосом и общих участков генома самцов и самок.

Оказалось, что активность транспозонов в Y-хромосоме самцов была относительно высока даже в юности. В старости же она резко увеличивалась из-за дестабилизации в структуре белков "обертки" хромосомы. Если ученые “включали” их, в клетках у мушек быстрее начинал накапливаться различный “мусор”, а их жизнедеятельность начинала нарушаться.

Подобные процессы негативно влияли на типичную продолжительность жизни самцов дрозофил – в среднем они жили около 78 дней, а самки – более 98 дней. Нечто похожее, по мнению Бахтрог и ее коллег, характерно для людей и других животных, в Y-хромосомах которых много транспозонов.

Биологи надеются, что дальнейшие опыты на мушках помогут детально изучить, как именно транспозоны влияют на жизнедеятельность стареющих клеток и как их активность связана со старческими болезнями, в том числе деменцией. Благодаря этому ученые смогут понять, как защитить пожилых мужчин от "токсического действия" их Y-хромосом на здоровье их клеток.