Читаем Эпигенетика онлайн бесплатно

Исследования транскрипции в зародышевой линии в масштабах экспрессии всего генома показали, что имеется замечательная разница в профилях накопления иРНК с генов, картирующихся на Х-хромосоме, по сравнению с генами аутосом (Reinke et al., 2000, 2004). Гены, необходимые для сперматогенеза, а также общие, или «внутренние» («intrinsic») гены, экспрессируемые в зародышевой линии, явно «недопредставлены» в Х-хромосоме. Гены с увеличенной экспрессией в зародышевых линиях оогенеза также «недопредставлены» в Х-хромосоме, но не до такой степени, как гены сперматогенеза или «внутренние» гены зародышевой линии. Другими словами, гены, которые необходимы для жизнеспособности и функционирования зародышевых клеток, по большей части в Х-хромосоме отсутствуют. Действительно, большинство генов, связанных с оогенезом и находящихся в Х-хромосоме, демонстрируют экспрессию на поздних стадиях мейоза, что коррелирует с активацией Х-хромосомы (рис. 15.6и15.7).0 поздней мейотической активации свидетельствует накопление «активирующих» модификаций гистонов к концу пахитены, в том числе ацетилирование H3 и Н4 и метилирование H3K4Ю до уровней, сравнимых с уровнями, которые наблюдаются в аутосомах (Kelly et al., 2002). Это позволяет предполагать, что тенденция к тому, чтобы гены не локализовались в Х-хромосоме, наиболее выражена для тех из них, которые функционируют на ранних стадиях развития зародышевых клеток, общих для обоих полов. Кроме того, идентифицировали ряд дупликаций генов с паралогами Х/аутосома, в которых аутосомная копия однозначно требовалась для функционирования зародышевых клеток. В этих примерах сцепленная с X копия функционирует в соматических линиях, но не требуется в зародышевых клетках, в которых активна аутосомная копия (Maciejowski et al., 2005). В совокупности вышеописанные данные позволяют предполагать, что Х-хромосома является недружелюбной средой для генов с функциями, существенными для ранних зародышевых клеток у обоих полов. Гены, которые требуются лишь во время позднего оогенеза (т.е. требующиеся только в женских зародышевых клетках поздних стадий; рис. 15.2), были бы иммунными к давлению отбора, вызываемому асинапсисом в мужских зародышевых клетках, и таким образом их сцепление с X было бы возможным.

Гены С. elegans с функциями, существенными для ранних стадий зародышевой линии, очевидно были исключены из Х-хромосомы. были утеряны из Х-хромосомы или подверглись дупликации, после чего зародышевая линия зависела уже от аутосомной копии. Последнее предполагает возможный путь для эволюции уникального генетического профиля Х-хромосомы. Аналогичные силы, по-видимому, действуют на сцепленные с X гены и у других видов, в том числе у плодовой мушки и у млекопитающих (Wu and Xu, 2003). Однако в настоящее время мы не понимаем механизмы, удаляющие гены зародышевой линии из Х-хромосомы.

В предыдущем разделе описывалась репрессия посредством формирования гетерохроматина, специфичная для единственной Х-хромосомы у самцов ХО и ограниченная стадией пахитены мейоза благодаря MSUD. Каким образом Х-хромосомы поддерживаются в репрессированном состоянии хроматина на протяжении других стадий развития зародышевой линии и у гермафродитов XX? Генетический скрининг мутантов со стерильностью, обусловленной материнским эффектом (mes — matemal-effect sterile), выявил группу из четырех генов mes, которые участвуют в сайленсинге Х-хромосомы у животных XX, а также, вероятно, и у животных ХО. Совместное применение генетического и молекулярного анализа показало, что кодируемые белки MES влияют на сайленсинг, регулируя часть спектра модификаций гистонов, обнаруживаемого на Х-хромосомах в зародышевых клетках. Их функции существенны для выживания и развития зародышевых клеток.