Sławomir Zagórski, "Poznaliśmy szczegółową budowę ludzkiego chromosomu X" (2005)

Najdziwniejszy, najbardziej zagadkowy z ludzkich chromosomów odsłania swoje tajemnice. Dwie prace z najnowszego wydania "Nature" rzucają nowe światło na budowę, funkcje i ewolucję Iksa
> <br> Chromosom X zyskał nazwę ze względu na swoją tajemniczość. Istotnie, przez lata stanowił nie lada zagadkę dla genetyków. To jedyny chromosom, którego jedna kopia jest u przedstawicielek płci pięknej wyłączana. Jeden z dwóch (obok Y) wypełniony "genetycznym śmieciem", spośród którego trudno wyłowić jest funkcjonalne geny.
> <br> X i Y to chromosomy decydujące o płci ssaków. Samice mają w swych komórkach po dwa Iksy (jeden w spadku po mamie, drugi po tacie), zaś samce Iks po mamie i Igrek po tacie. 300 milionów lat temu X i Y stanowiły doskonale zgraną parę - zawierały te same geny i miały identyczną wielkość. Potem jednak Y zaczął się stopniowo pozbywać swoich genów i kurczyć się. W efekcie dziś z dawnego Igreka pozostał wyłącznie jego cień z niewielką liczbą genów kluczowych dla rozwoju męskich cech płciowych.
> <br> X musiał zareagować na te zmiany. Nauczył się wyciszać własne geny po to, by zapewnić względną równowagę w ilości białek, jaką dysponują obydwie płcie. Wyłączanie jednego z Iksów odbywa się na bardzo wczesnym etapie rozwoju żeńskiego zarodka. To, który z chromosomów ulegnie uśpieniu, jest całkowicie losowe - w jednych komórkach X jest wyłączany od jednego, w innych od drugiego z rodziców. W efekcie organizm każdej przedstawicielki ssaków stanowi mozaikę dwóch rodzajów komórek korzystających z jednego lub drugiego Iksa. Tej mozaikowatości u kobiet gołym okiem nie sposób dojrzeć, świetnie ją natomiast widać u tzw. szylkretowych kotów. Gen warunkujący rudą bądź czarną barwę futerka znajduje się u tych zwierząt w chromosomie X. Ponieważ w części komórek samic wyłączany jest jeden, a w innych drugi X, ich sierść przypomina czarno-rudą mozaikę. Za obecność dodatkowych białych plam odpowiada zupełnie inny gen niemający nic wspólnego z Iksem.
> <br> Kobieta zmienną jest
> <br> Laura Carrel z Penn State College of Medicine (Hershey, Pensylwania, USA) i Huntington Willard z Duke University (Durham, Karolina Północna, USA) przyjrzeli się dokładniej fenomenowi wyciszania genów Iksa w ludzkich komórkach. Okazało się, że proces ten obejmuje nie 100, lecz 75 proc. genów zawartych w tym chromosomie. 15 proc. genów nigdy nie traci swej aktywności, natomiast pozostałe 10 proc. czasem pracuje, a czasem nie. Odkrycie to udowadnia, że kobiety są jeszcze bardziej zmienne i zróżnicowane genetycznie, niż sądziliśmy do tej pory. Ta różnorodność najprawdopodobniej ma jakieś znaczenie w medycynie, choć jakie, trudno dziś określić.
> <br> Mark Ross z Sanger Institute (Hinxton, Cambridgeshire, Wlk. Brytania) wraz z kolegami zajął się dokładną budową ludzkiego chromosomu X. Po wielu próbach udało mu się ustalić niemal pełną instrukcję genetyczną Iksa. Informacje te pozwoliły zrekonstruować historię zmian, jakie w ciągu 300 mln lat zaszły w ludzkich chromosomach płci. Udało się m.in. ustalić, że owe zmiany następowały skokowo, w pięciu etapach. Każdy etap rozpoczynał się prawdopodobnie od odwrócenia sporego fragmentu DNA w prastarym odpowiedniku Igreka. Pojawiająca się niezgodność pomiędzy Iksem i Igrekiem powodowała stopniową degenerację, a w końcu wypadanie genów z męskiego chromosomu.
> <br> 1098 genów
> <br> Rossa interesowała nie tylko ewolucja. Określił on też prawdopodobną liczbę genów współczesnego Iksa. Jego zdaniem wynosi ona dokładnie 1098. Funkcja wielu genów pozostaje nadal zagadką, natomiast jej rozwiązanie jest o tyle ważne, że część owych genów wywołuje groźne choroby objawiające się przede wszystkim u mężczyzn. Kobiety znacznie rzadziej zapadają na hemofilię czy dystrofię mięśniową Duchenne'a, gdyż działanie "złego" genu z jednego Iksa może być przezwyciężone działaniem "dobrego" genu z drugiego chromosomu. U mężczyzn zaplecza w postaci drugiego Iksa nie ma. Jeśli więc w odziedziczonym po mamie Iksie trafi się coś złego, mężczyzna nie ma szans na uniknięcie choroby.
> <br> Jednym z najbardziej zaskakujących stwierdzeń Rossa jest to, że nadspodziewanie dużo, bo aż 99 genów w chromosomie X, jest związanych z funkcjonowaniem... męskich jąder. Poziom białek kodowanych przez te geny rośnie wyraźnie u chorych na raka jądra, a także na czerniaki i inne złośliwe nowotwory. Owe białka to potencjalne cele antynowotworowych szczepionek, na które od lat liczą onkolodzy. Lepsze zrozumienie mechanizmów wyciszania genów w Iksie może ułatwić opracowanie takich szczepionek. Skoro natura sama potrafi wyłączać geny, możemy starać się ją naśladować.
> <br> Nie takie znów śmieci
> <br> No właśnie, w jaki sposób X radzi sobie z wyciszaniem własnych genów? Otóż Ross jest zdania, że odpowiadają za to wypełniające niemal jedną trzecią chromosomu szczególne sekwencje repetytywne, jakich próżno szukać w innych częściach genomu. - To niezwykle ważne stwierdzenie - podkreśla dr Paweł Golik z Zakładu Genetyki Uniwersytetu Warszawskiego. - Od lat zastanawiamy się, do czego służy ten niekodujący białek, tzw. śmieciowy DNA. Dziś okazuje się, że jedną z funkcji tych komórkowych śmieci może być blokowanie genów.
> <br> Prace Carrel i Rossa nie wyjaśniają naturalnie wszystkich sekretów Iksa. Zrozumienie funkcji 1098 genów zajmie lata. By poznać pełną budowę DNA, trzeba jeszcze uzupełnić 14 luk w genetycznym zapisie. Po to zaś, by odtworzyć wszystkie szczegóły historii Iksa, naukowcy będą musieli z kolei sięgnąć do DNA ssaków niewytwarzających łożyska, a więc np. oposa. Nie łudźmy się. Żeński chromosom - jak przystało na atrybut płci pięknej - tak łatwo nie zdradzi swoich słodkich tajemnic.