Многие мужчины с годами теряют свою Y-хромосому. Это сокращает им жизнь

Y-хромосома — это одна из двух половых хромосом человека. Именно она определяет мужской пол: если у эмбриона есть Y-хромосома, запускается мужской сценарий развития. В сравнении с другими хромосомами она очень маленькая и содержит всего 51 ген, кодирующий белки (без учета повторов), тогда как остальные хромосомы несут тысячи генов.

Из-за такой скромной генетической начинки ученые долгое время считали, что Y-хромосома имеет ограниченное значение — преимущественно для определения пола и выработки спермы. Более того, это единственная хромосома, которую клетка может потерять и при этом выжить. В лабораторных условиях клетки нередко теряют Y без фатальных последствий.

Эволюционная история Y также выглядела как свидетельство ее вторичности. На протяжении около 150 миллионов лет она постепенно сокращалась и теряла гены. У некоторых видов сумчатых млекопитающих Y-хромосома исчезает еще на ранних этапах развития, а у ряда грызунов она была полностью утрачена и заменена другими генетическими механизмами.

Казалось бы, потеря Y-хромосомы в части клеток не должна иметь серьезных последствий. Однако последние исследования поставили это мнение под сомнение, пишет The Conversation.

Как и когда мужчины теряют Y-хромосому

Современные методы генетического анализа показали, что с годами у многих мужчин часть клеток теряет Y-хромосому. Этот процесс выражено зависит от возраста: примерно 40% 60‑летних мужчин имеют заметную долю клеток без Y, а среди 90‑летних этот показатель возрастает до 57%.

Потеря происходит не во всех клетках сразу, а только в части из них. В результате в организме возникает «мозаика» — смесь клеток с Y-хромосомой и без нее. Клетки, потерявшие Y, уже не восстанавливают ее у своих «потомков».

Y-хромосома особенно уязвима во время деления клеток: из-за ошибок она может не попасть в одну из дочерних клеток. Поэтому ткани с активным обновлением клеток могут чаще терять Y. На процесс влияют и внешние факторы — курение, контакт с канцерогенами и другие вредные воздействия.

В лабораторных условиях клетки без Y даже растут быстрее обычных. Это может давать им преимущество в размножении, что выглядит особенно тревожно в контексте опухолей, так как ускоренный рост — один из характерных признаков раковых клеток.

Связь потери Y-хромосомы с болезнями

Исследования показывают, что потеря Y-хромосомы связана с повышенным риском ряда тяжелых заболеваний.

Например, частота потери Y в клетках почек коррелирует с развитием болезней почек. Масштабное исследование выявило: у мужчин старше 60 лет с высокой долей клеток без Y-хромосомы риск инфаркта миокарда существенно выше.

Потерю Y-хромосомы также связывают со смертью от COVID, что могло бы объяснить разницу в смертности между полами.

У пациентов с болезнью Альцгеймера выявлена в десять раз большая частота потери Y-хромосомы.

Несколько исследований задокументировали связь потери Y-хромосомы с разными видами рака у мужчин. Она также связана с худшим прогнозом для тех, у кого уже есть рак. Потеря Y-хромосомы часто встречается в самих раковых клетках наравне с другими хромосомными аномалиями.

Потеря Y-хромосомы — это причина или следствие?

Однако вопрос остается открытым: вызывает ли потеря Y болезни, или она сама является результатом других патологических процессов?

Связь с заболеваниями почек или сердца может быть результатом, например, быстрого деления клеток во время восстановления органов. Связь с раком может отражать генетическую склонность к нестабильности генома.

Действительно, полногеномные исследования показывают, что частота потери Y-хромосомы примерно на треть обусловлена генетикой и связана со 150 идентифицированными генами, которые участвуют преимущественно в регуляции клеточного цикла и восприимчивости к раку.

Тем не менее есть и экспериментальные доказательства прямого воздействия. В одном исследовании мышам пересадили кроветворные клетки без Y-хромосомы. В результате у животных чаще развивались возрастные патологии, в том числе нарушения функции сердца и сердечная недостаточность.

Подобным образом потеря Y-хромосомы раковыми клетками, видимо, напрямую влияет на рост клеток и злокачественность, возможно, способствуя развитию меланомы глаза, которая чаще встречается у мужчин.

Какую роль на самом деле играет Y-хромосома?

Клинические последствия потери Y-хромосомы показывают, что она выполняет важные функции в клетках организма. Но как это возможно, если она содержит так мало генов?

Ген SRY, который находится на Y-хромосоме и запускает развитие мужского пола, экспрессируется во многих тканях организма, а не только в половых органах. Однако единственный точно описанный эффект его активности в мозге — это участие в развитии болезни Паркинсона. Четыре других гена Y-хромосомы, необходимые для производства спермы, работают исключительно в яичках.

Но на этом функции Y-хромосомы не заканчиваются. Среди оставшихся 46 генов есть гены, которые активны в разных тканях организма и участвуют в регуляции работы других генов. Некоторые из них являются супрессорами опухолей и препятствуют развитию рака.

Все эти гены имеют соответствующие копии на X-хромосоме. Это значит, что и мужчины, и женщины обычно несут по две версии таких генов. Если же клетка теряет Y-хромосому, она остается только с одной копией. Возможно, именно недостаток второй копии и приводит к нарушениям в регуляции генов.

Помимо генов, кодирующих белки, Y-хромосома содержит множество некодирующих генов. Они переписываются в молекулы РНК, но эти РНК не превращаются в белки. По меньшей мере часть таких некодирующих генов, как предполагается, участвует в контроле работы других генов.

Это может объяснять, почему Y-хромосома способна влиять на активность генов на других хромосомах. Если клетка теряет Y, изменяется экспрессия ряда генов — в том числе в клетках, которые дают начало клеткам крови, а также в генах, которые регулируют иммунную функцию. Потеря Y может также косвенно влиять на формирование различных типов клеток крови и на работу сердца.

Полная последовательность ДНК человеческой Y-хромосомы была получена всего несколько лет назад. Поэтому есть основания полагать, что со временем исследователи смогут точно выяснить, какие конкретные гены и механизмы стоят за негативными последствиями для здоровья, связанными с ее потерей.

• 4
• 0
• 0
• 1
• 5
• 3
• 0
• 0