Badanie przeprowadzone przez Laboratorium Nauk Medycznych MRC ujawnia, że komórki w różnych narządach selektywnie wyrażają chromosomy X matki lub ojca. Ta zmienność, pokazana zarówno na danych ludzkich, jak i na modelach mysich, jest napędzana przez konkurencję komórkową, wpływającą na rozwój narządów u biologicznych samic. Źródło: SciTechDaily.com
Badania pokazują, że selektywna ekspresja chromosomów X matki lub ojca różni się w zależności od narządu i jest napędzana przez konkurencję komórkową.
Nowe badanie opublikowane dzisiaj (26 lipca) w Genetyka natury przeprowadzone przez Grupę ds. Rozwoju Limfoidów w Laboratorium Nauk Medycznych MRC ujawniło, że udział komórek wykazujących ekspresję chromosomów X matki lub ojca może być selektywnie zaburzany w różnych częściach ciała. W badaniu wykorzystano dane ludzkie z projektu 1000 Genomes w połączeniu z mysimi modelami ludzkiego organizmu połączonego z chromosomem X. DNA zmienność sekwencji, aby pogłębić naszą podstawową wiedzę na temat rozwoju biologicznych osobników płci żeńskiej, które mają dwa chromosomy X.
Mechanizmy selekcji chromosomu X
Do tej pory uważano, że wykorzystanie chromosomów X matki i ojca jest podobne w całym organizmie. Nowa praca pokazuje, że nie zawsze jest to prawdą i że różne narządy mogą być skłonne do wykorzystywania chromosomów X matki lub ojca. Praca ujawnia również proces powodujący to zniekształcenie: rywalizację między komórkami wyrażającymi jeden lub drugi chromosom X. U niektórych osób komórki narządów, takich jak serce, wykorzystują głównie chromosom X od jednego z rodziców, podczas gdy komórki odpornościowe prawie wyłącznie wykorzystują chromosom X od drugiego rodzica. Stanowi to ważny krok naprzód w zrozumieniu podstawowych zasad i mechanizmów rozwoju XX osób.
Implikacje selekcji chromosomu X
Biologiczne kobiety dziedziczą dwa chromosomy X – po jednym od każdego z rodziców – wraz z całym innym materiałem genetycznym, który buduje i podtrzymuje ciało. Jednak pomimo obecności obu rodzicielskich chromosomów X, tylko jeden chromosom X ulega aktywnej ekspresji w danej komórce. Ponieważ sekwencja DNA każdego chromosomu X ma różnice genetyczne, każda komórka faktycznie wybiera ekspresję zestawu unikalnych cech pochodzących od jednego lub drugiego rodzica.
„Zdaliśmy sobie sprawę, że kiedy komórki wybierają jeden ze swoich dwóch chromosomów X zamiast drugiego, wybierają także zestaw wariantów genetycznych, który ma ulegać ekspresji” – powiedział Matthias Merkenschlager, kierujący grupą badawczą ds. rozwoju limfocytów. „W rezultacie poszczególne komórki wykazują odrębne warianty genetyczne. Obecnie pracujemy nad tym, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak warianty genetyczne sprzężone z chromosomem X kształtują rozwój organizmów i czy selektywne wykorzystanie chromosomu X w określonych tkankach może wpływać na prawdopodobieństwo wystąpienia określonych schorzeń w późniejszym życiu”.
Badania skupiają się na genie STAG2
Naukowcy skupili się na konkretnym genie na chromosomie X, zwanym STAG2. Odkryli, że komórki z wariantem genetycznym STAG2 nie rozwinęły się w komórki odpornościowe zwane limfocytami u kobiet, które niosły wariant STAG2 na jednym chromosomie X i powszechną („referencyjną”) wersję STAG2 na drugim chromosomie X.
Natomiast komórki z tym samym wariantem STAG2 były w pełni kompetentne do tworzenia limfocytów u mężczyzn XY (z pojedynczą kopią chromosomu X) lub u kobiet, u których oba chromosomy X niosły wariant.
Naukowcy doszli do wniosku, że tym, co uniemożliwia komórkom wariantowym tworzenie limfocytów, nie jest wariant jako taki, ale obecność komórek wyrażających referencyjną wersję STAG2. To pokazuje, że komórki konkurują ze sobą o „pozwolenie” na tworzenie określonych typów komórek w organizmie. Odkrycia ujawniają nowy aspekt różnorodności sprzężonej z chromosomem X, który wcześniej nie był doceniany: interakcje między komórkami mogą kształtować udział różnorodności sprzężonej z chromosomem X w określonych typach komórek i tkankach.
Nawet jeśli komórki wyrażające referencyjny STAG2 prześcigną w tworzeniu krwi, komórki wyrażające wariant mogą dominować w innych częściach ciała. Dla głównej autorki badania, Teresy Buenaventury, wzbudziło to osobistą ciekawość: „Praca nad tym projektem była dla mnie szczególnie ekscytująca, ponieważ zaciekawiła mnie udziałem każdego z chromosomów X w moich różnych tkankach” – powiedziała.
Odkrycia te ujawniają wcześniej niedoceniany aspekt różnorodności sprzężonej z chromosomem X, w którym interakcje między zróżnicowanymi epigenetycznie klonami mogą kształtować wkład różnorodności genetycznej połączonej z chromosomem X w określone typy komórek i tkanek.
Odniesienie: „Konkurencja kształtuje krajobraz różnorodności genetycznej powiązanej z chromosomem X” 25 lipca 2024 r., Genetyka natury.
DOI: 10.1038/s41588-024-01840-5
