Оказывается мужчины старея утрачивают Y-хромосому из многих клеток организма, и не эту потерю теоретики уже списали все проблемы старости мужчин. Впрочем, связь её утраты с онкологией кажетс доказана…
Y-хромосома несёт всего 51 ген, кодирующий белки. Большинство этих генетических элементов отвечают за формирование мужских половых признаков и производство сперматозоидов, поэтому долгое время считалось, что утрата данной хромосомы из обычных клеток тела не должна влиять на здоровье.
Новые методы обнаружения генов Y-хромосомы показали, что её исчезновение в тканях пожилых мужчин происходит гораздо чаще, чем предполагалось. Статистика впечатляет своей чёткой зависимостью от возраста — среди 60-летних представителей сильного пола утрату демонстрируют 40%, а среди 90-летних уже 57%. На скорость исчезновения влияют не только годы, но и факторы окружающей среды.
Важно понимать, что утрата Y-хромосомы происходит не во всех клетках сразу. Когда клетка лишается этой хромосомы при делении, все её потомки также остаются без неё навсегда. В результате в организме образуется мозаика — одни клетки сохраняют Y-хромосому, другие функционируют без данного элемента.
Интересно, что клетки, лишённые Y-хромосомы, растут в лабораторных условиях быстрее обычных.
В лабораторных условиях Y-хромосома исчезает из клеток особенно часто. Это единственная хромосома, утрата которой не убивает клетку. Такая особенность намекает, что функции, кодируемые генами данной хромосомы, не нужны для роста и нормального функционирования большинства клеток.
Эволюционная история также не внушает особого уважения к Y-хромосоме. У некоторых видов сумчатых самцы избавляются от неё ещё на раннем этапе развития. У млекопитающих данная хромосома деградирует уже 150 миллионов лет и у некоторых грызунов полностью исчезла, заменившись другими механизмами определения пола.
Множество исследований задокументировали связь исчезновения Y-хромосомы с различными видами рака у мужчин. Она также ассоциируется с худшими прогнозами для онкологических больных. В самих раковых клетках утрата данной хромосомы встречается часто наряду с другими хромосомными аномалиями.
Если Y-хромосомы нет в эмбрионе, при геноме X0, рождается бесплодная как бы девочка. Это синдром Шершевского – Тернера.
Разобраться в причинах связи между исчезновением Y-хромосомы и проблемами со здоровьем — сложная задача. Возможно, медицинские проблемы вызывают утрату данного элемента, или третий фактор влияет на оба процесса одновременно. Даже сильные статистические связи не могут доказать причинность. Корреляция с болезнями почек или сердца может быть результатом быстрого деления клеток во время восстановления органов.
Исследования показывают, что частота утраты Y-хромосомы примерно на треть определяется генетически и включает 150 выявленных генов, в основном связанных с регуляцией клеточного цикла и восприимчивостью к раку. Однако одно исследование на мышах указывает на прямое воздействие. Учёные пересадили клетки крови, лишённые Y-хромосомы, облучённым мышам. У животных затем появились возрастные патологии, включая ухудшение работы сердца и последующую сердечную недостаточность.
Аналогично исчезновение Y-хромосомы из раковых клеток, похоже, напрямую влияет на рост и злокачественность, возможно, способствуя развитию меланомы глаза, которая чаще встречается у мужчин.
Ген SRY, Y-хромосомы, определяющий мужской пол, активен по всему организму. Но единственный приписываемый ему эффект в мозге — участие в развитии болезни Паркинсона. Четыре гена, необходимых для производства сперматозоидов, активны только в яичках. Среди остальных 46 генов Y-хромосомы несколько широко экспрессируются и выполняют важные функции в активности и регуляции генетических элементов. Некоторые из них известны как подавители опухолей.
У всех этих генов есть копии на X-хромосоме, поэтому и мужчины, и женщины имеют по две версии каждого. Возможно, отсутствие второй копии в клетках без Y-хромосомы вызывает некую дисрегуляцию.
Помимо элементов, кодирующих белки, Y-хромосома содержит много некодирующих генов. Они транскрибируются в молекулы РНК, но никогда не переводятся в белки. По крайней мере некоторые из этих некодирующих элементов контролируют функции других генов.
Это может объяснить, почему Y-хромосома способна влиять на активность генов многих других хромосом. Утрата данного элемента влияет на экспрессию некоторых генов в клетках, производящих кровяные тельца, а также других генетических компонентов, регулирующих иммунную функцию. Она также может косвенно влиять на дифференцировку типов клеток крови и работу сердца.