Британские биологи заставили самца “лишиться” семенников и всех половых органов и “отрастить” яичники и другие женские вторичные признаки, убрав предположительно бессмысленный участок в их ДНК. Итоги экспериментов и фотографии животных опубликовал журнал Science.
По словам Робина Лоуэлла-Бэджа, генетика из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне, ученые смогли впервые изменить животному пол, меняя не определенные гены, кодирующие белки, а “бессмысленную” ДНК. Предполагается, что участок Enh13 может иметь определяющее значение в различных нарушениях полового развития и у людей.
У млекопитающих и многих видов птиц есть половые хромосомы, которые влияют на пол будущего потомства. Так, две Х-хромосомы в геноме зародыша принесут девочку, а одна X и одна Y-хромосома — мальчика. Где находятся “мужская” и “женская” программы роста зародыша и что ими управляет — генетики пока не выяснили.
За последние два десятилетия исследователи установили, что определяющими частями этой программы развития управляют два гена — Sox9 и Sry. Первый ген делает из заготовок половых клеток будущие семенники и их вспомогательные клетки, а второй “запускает” Sox9, когда зародыш “определяется” со своим полом.
Если повредить Sry, как обнаружили Лоуэлл-Бэдж и его команда еще в 1991 году, то “женские” зародыши станут полноценными самцами, которые могут продолжить свой род. Так ученые пришли к выводу, что многие нарушения в половом развитии могут быть вызваны мутациями в этих генах, но они быстро заметили, что мутации в генах в ДНК “девиантов” часто не было.
Генетики стали искать причины развития подобных проблем не в самих Sox9 и Sry, а в том, как устроена их белковая “упаковка” и ближайшее окружение, которое определяет, как часто клетка может считывать ДНК. Изменения в их структуре могут полностью деактивировать или включать связанные с ними гены.
Так был открыт очень необычный сегмент “мусорной” ДНК, находящийся возле гена Sox9. Этот участок генома, названный Enh13, заставляет белки клетки “распутывать” ту часть хромосомы, внутри которой находится Sox9, что, по мнению исследователей, увеличивает его активность и включает программу “мужского” развития.
Ученые проверили, что случится, если повредить этот участок ДНК или на время деактивировать его. Для этого они скрестили мышей, в чьем геноме имелась только одна исправная копия Enh13, и наблюдали за тем, как развивалось их потомство.
Этот эксперимент привел к неожиданным результатам: все “самцы” в помете таких мышей не только не утратили свои половые органы, но и заимели яичники и все женские вторичные половые признаки. По словам Лоуэлла-Бэджа, это было абсолютно неожиданным для него. Предполагалось, что пол изменится только у половины грызунов, так как в их ДНК есть еще один стимулятор активности Sox9, участок TES.
Полная смена пола свидетельствует о том, что Enh13 имеет определяющее значение в половом развитии млекопитающих — повреждения или мутации в этом сегменте “мусорной” ДНК, по мнению генетиков, должны быть причиной большинства проблем в половом развитии человека и животных.
Мусорная ДНК занимает примерно 98% нашего генома, и лишь 2% его “букв” приходится на гены, кодирующие белки.
