Учените идентифицираха 6 500 гена, които се експресират различно при мъжа и жената

Weizmann Institute of Science
Weizmann Institute of Science

Мъжете и жените се различават по видими и не чак толкова видими начини – например, по податливостта към определени заболявания или реакция към лекарства. Как тези неща са свързани с пола? Учени от Weizmann Institute of Science наскоро разкриха хиляди човешки гени, които се експресират – т.е. се копират, за да бъдат произведени съответните им белтъци, изпълняващи функцията на гена – различно при двата пола. Техните открития показват, че вредни мутации в тези конкретни гени се натрупват в популацията с относително високи честоти, а изследването показва защо. Подробната карта на тези гени, предоставена на BMC Biology, осигурява доказателства, че мъжете и жените преминават през нещо като отделна, но взаимосвързана еволюция.

Преди няколко години, проф. Shmuel Pietrokovski и д-р Moran Gershoni от Weizmann Institute’s Molecular Genetics Department се запитали защо някои заболявания при човека са толкова разпространения. По-конкретно, около 15% от двойките, които се опитват да заченат, биват определяни като безплодни, което предполага, че мутациите, които увреждат фертилността са относително широко разпространени. Това изглежда парадоксално: здравият разум предполага, че тези мутации, засягащи непосредствено оцеляването на вида, намалявайки числеността на поколението, би трябвало бързо да са отпаднали при естествения отбор. Pietrokovski и Gershoni показали, че мутациите в гени, специфични за формирането на сперматозоидите, се запазват, именно защото гените се експресират само при мъжете. Мутацияа, която представлява проблем само за половината от човечеството, независимо колко вредна е, свободно се предава на следващото поколение от другата (незасегната) половина.

В настоящото изследване, учените са разширили обхвата на анализите си, за да включат гени, които въпреки че не са задължително свързани с плодовитостта, все пак се експресират различно при двата пола. За да идентифицират тези гени, изследователите се обърнали към проекта GTEx – много голямо проучване на човешката генна експресия, отчетена в много органи и тъкани от телата на приблизително 550 възрастни донора. Този проект за първи път е позволил картирането на човешката полово различна генетична архитектура.

Pietrokovski и Gershoni се съсредоточили върху около 20 000 белтък-кодиращи гена, разделяйки ги по пол и търсейки различия в експресията им във всяка тъкан. В крайна сметка, те идентифицирали около 6 500 гена, чиято активност била различна в зависимост от пола в поне една тъкан. Например, те открили гени, които се експресират по-активно в кожата на мъжете, отколкото на жените, и осъзнали, че те са свързани с окосмяването. Генната експресия за натрупване на мускулна маса била по-висока при мъжете, докато тази за натрупване на мазнини – при жените.

Още една разлика


РЕКЛАМА:

***

След това двамата учени сравнили склонностите да се натрупват мутации, за да видят дали естественият отбор оказва по-голям или по-малък натиск върху гени, които са специфични за мъжете или жените. Това ще рече, до каква степен вредните мутации се толерират или отпадат в популацията. Учените установили, че ефективността на отбора е по-слаба при много подобни гени. „Колкото по-специфичен е даден ген за определен пол, толкова по-слабо влияние на естествения отбор върху него наблюдавахме“, казва Gershoni. Въпреки че нямат пълно обяснение за тази допълнителна разлика, учените посочват теория за половата еволюция, предложена за първи път през 30-те години: „При много видове женските могат да произведат ограничен брой малки, докато мъжките, на теория, стават бащи на много повече; така че оцеляването на вида ще зависи повече от жизнеспособността на женските в популацията, отколкото на мъжките“, обяснява Pietrokovski. „Така, естественият отбор може да пропуска по-лесно гените, които са вредни само за мъжките.“

Като изключим репродуктивните органи, изследователите открили доста полово свързани гени в млечните жлези – не особено изненадващо, освен факта, че около половината от тези гени се експресират при мъжете. Тъй като мъжете имат напълно развити нефункциониращи млечни жлези, учените предполагат, че някои от тези гени вероятно потискат лактацията.

По-малко очевидни локации включвали гени, които се експресират само в лявата камера на женското сърце. Един от тези гени, свързан с метаболизирането на калция, показал много високи нива на експресия при по-младите жени, а с възрастта рязко намалявали; учените мислят, че те са активни при жените до менопаузата, защитавайки сърцето им, но водят до неговото заболяване, както и до остеопороза след това, когато генната експресия спре. Още един ген, който се експресира главно при жените, е активен в мозъка и въпреки че точната му функция остава неизвестна, учените смятат, че може би предпазва невроните от Паркинсон – заболяване, което се среща по-често и по-рано при мъжете. Учените идентифицирали и генна експресия в черния дроб на жените, която регулира метаболизма на лекарствата, осигурявайки молекулярно доказателство за известната разлика между лекарствения метаболизъм на двата пола.

„Основният геном е почти еднакъв във всеки от нас, но се използва по различен начин в различните части от тялото, както и при отделните индивиди“, казва Gershoni. „Така, когато става въпрос за различията между половете, виждаме, че еволюцията често работи на ниво генна експресия.“ Pietrokovski добавя: “Парадоксално, полово свързаните гени са тези, при които е по-вероятно да се предадат вредните мутации, включително тези, които нарушават плодовитостта. От тази гледна точка, мъжете и жените са подложени на различен селективен натиск и, поне до определена степен, човешката еволюцията трябва да се разглежда като ко-еволюция. Но проучването набляга и на нуждата от по-добро разбиране на разликите между гените на мъжете и жените, които предизвикват заболявания или отговарят на лечения.“

 

Превод: Росица Ташкова

Източник: Medical Express


Европейска нощ на учените 2022 г.: