Учени откриха генетичен превключвател, който променя пола при мишките

Може ли една-единствена промяна в ДНК напълно да пренапише развитието на организма? Ново проучване на учени от университета Бар-Илан показва, че е възможно и последствията са потресаващи.

В статия, публикувана в списание Nature Communications, изследователи откриха, че добавянето само на една „буква“ от ДНК към некодиращ регион на генома може драстично да промени развитието на репродуктивната система при мишките. В резултат на това женските с две Х хромозоми, които обикновено се формират като женски, започват да развиват тестиси и мъжки репродуктивни органи.

Най-изненадващото е, че мутацията не е възникнала в самия ген, а в така наречената некодираща ДНК. Доскоро тази част от генома се смяташе за „боклук“, но сега е известно, че именно тя често контролира кога и как се активират гените.

„Това е забележително откритие, защото толкова малка промяна – само една на около 2,8 милиарда „букви“ в ДНК, доведе до напълно противоположно развитие“, обяснява д-р Нейтън Гонен. Той казва, че некодиращата ДНК има много по-голямо влияние върху развитието и заболяванията, отколкото се смяташе досега.

Генетичен превключвател на пола

Ключова роля в този процес играе регулаторът Enh13, който контролира активността на гена Sox9. Именно Sox9 задейства развитието на мъжките гениталии, но обикновено при женските той трябва да остане изключен. Enh13 работи като вид превключвател: при мъжките той активира Sox9, а при женските го потиска. Дори малка промяна обаче нарушава баланса.

Използвайки CRISPR технологията, учените въведоха точкова мутация в Enh13. В резултат на това механизмът за „женско потискане“ се разпада, Sox9 се активира и тялото започва да формира мъжки полови структури дори в XX ембриони.

Защо една промяна има такъв ефект

Изследователите тествали различни варианти на мутации – от добавяне на една базова двойка до изтриване на няколко „букви“. И всеки път резултатът бил един и същ: развитието на пола било радикално променено.

Това показва колко чувствителни са регулаторните механизми, които управляват ранното развитие. Дори най-малкото нарушение в тези „превключватели“ може напълно да промени биологичната програма.

Какво е значението за медицината

Резултатите от проучването биха могли да помогнат за по-доброто разбиране на така наречените нарушения на половото развитие (DSD), които се срещат при около едно на 4000 новородени. В повече от половината от случаите генетичната причина все още не е открита.

Учените подчертават: анализът само на протеин-кодиращите гени е недостатъчен. Важни мутации често са скрити именно в некодиращата ДНК, която контролира активността на ключови гени. Изследователите смятат Enh13 само за един от многото такива „генетични превключватели“ в генома. Предполага се, че подобни механизми засягат не само пола, но и други аспекти на развитието на тялото и все още чакат да бъдат открити.