Это мальчик! Или, может быть, это девочка, но в любом случае новые исследования показывают, что на пол детенышей мыши и, возможно, на пол детенышей человека может повлиять новый способ деактивировать древние вирусные гены, которые были встроены в геномы млекопитающих более чем миллион лет назад.
В ходе исследования ученые изучили вирусную ДНК, которая активна в геноме мыши. Вирусная ДНК может стать частью генома животного, когда разновидность вируса, называемого ретровирусом, заражает клетку и вставляет свои гены в ДНК клеток-хозяев. (Самый известный ретровирус - это ВИЧ, вирус СПИДа.)
Если ретровирус заражает сперматозоид или яйцеклетку - и эта сперма или яйцеклетка участвует в оплодотворении и становится частью человека, - все клетки человека будут иметь вирусную ДНК, и они передадут ее своим потомкам. Следовательно, сегодня люди и животные несут в своих клетках генетические остатки вирусов, вторгшихся в геномы их предков.
Фактически, более 40 процентов генома человека может состоять из вирусных «остатков», - сказал Эндрю Сяо, старший автор нового исследования и молекулярный биолог из Йельской школы медицины в Нью-Хейвене, Коннектикут.
Большинство вирусных остатков неактивны. Но некоторая вирусная ДНК «может мешать развитию или здоровью», - сказал Сяо Live Science. По его словам, это также может ускорить эволюцию млекопитающих. Например, если организм сталкивается с изменениями климата или источника пищи, вирусная ДНК может вносить изменения, которые помогают организму адаптироваться к изменениям.
В новом исследовании ученые обнаружили высокий уровень вирусного остатка на X-хромосоме мыши, который помогает определить пол мышей. Если эта вирусная ДНК активна, Х-хромосомы остаются активными, а самки и самцы рождаются в равном соотношении. Однако, если этот вирусный материал заглушить, Х-хромосомы будут деактивированы, и самцы будут рождаться в два раза чаще, чем самки, согласно результатам, опубликованным в номере журнала Nature от 31 марта.
Хотя остается неясным, влияет ли подобный механизм на соотношение полов у человека, Х-хромосома человека также содержит вирусный материал, сказал Сяо.
Исследователи также обнаружили, как мышиные клетки деактивируют вирусный генетический материал, чтобы отключить Х-хромосому. Клетки обычно деактивируют генетический материал, присоединяя к ДНК соединение, известное как метильная группа. Эта метильная «метка» влияет на генетическую активность без изменения самой генетической последовательности. Ген отключается, а последовательность нуклеотидов A, T, G и C остается нетронутой.
Но Сяо и его коллеги обнаружили, что клетки эмбриона мыши добавляют метильную метку к нуклеотиду А или аденину, чтобы заглушить вирусные гены. В течение десятилетий ученые думали, что единственный способ заставить замолчать ген у млекопитающих - это пометить нуклеотид C или цитозин.
Хотя ученые давно знали, что одноклеточные организмы могут помечать нуклеотид A, «это первый раз, когда он был обнаружен у млекопитающих», - сказал Герд Пфайфер, молекулярный биолог из Исследовательского института Ван Андел в Гранд-Рапидс, штат Мичиган.
По словам Сяо, вирусный материал, изученный исследователями, не только помогает определить пол потомства, но и потенциально способствует росту опухолевых клеток и активности в мозге. Исследователи все еще изучают, какой фермент маркирует нуклеотиды A. «Мы также хотим выяснить, как этот механизм может влиять на здоровье человека», - сказал Сяо.
Эта новая работа показала, что такая маркировка аденина очень редко встречается в геноме мышей, затрагивая лишь «около семи из каждого миллиона аденинов», - сказал Пфайфер. По словам Пфайфера, в будущих исследованиях следует дополнительно изучить, является ли эта маркировка более распространенной в одних тканях, чем в других.
