Шинжлэх ухаанд маргаантай, судлагдаагүй, шийдэлд хүрээгүй сэдвүүд олон бий. Заримдаа эдгээр олон асуудлыг судалсаар, судалсаар зүгээр л ямар ч шийдэлд хүрэхгүй эсвэл ирээдүйд хэрхэхийг тааварлашгүй байж болдог. Өнөөдрийн шинжлэх ухааны чухал сэдвээр удамшилтай холбоотой тэр дундаа хүний хүйсийг тодорхойлогч генийн тухай чухал сэдвийг хөндөн хэлэлцье.  

ӨГҮҮЛЛИЙН ТУХАЙ

Өгүүлэл хэвлэгдсэн огноо: 2022 оны 11-р сарын 28, PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)

Өгүүллийн нэр: Turnover of mammal sex chromosomes in the Sry-deficient Amami spiny rat is due to male-specific upregulation of Sox9

Түлхүүр үгс: Y хромосом, SRY ген, Sox9 ген

Туршилтыг гүйцэтгэсэн баг: Miho Terao, Yuya Ogawa, Shuji Takada, Rei Kajitani, Miki Okuno, Yuta Mochimaru, Kentaro Matsuoka, Takehiko Itoh, Atsushi Toyoda, Tomohiro Kono, Takamichi Jogahara, Shusei Mizushima, and Asato Kuroiwa

Гол санааг ганцхан өгүүлбэрт: Ү хромосом хүйсийг тодорхойлох үйл ажиллагаагаа алдаж байгаа ч өөр найдвар бидэнд буйг туршилтаар батлав.

Ач холбогдол: Цаг хугацааны явцад Ү хромосом устах уу? Эсвэл энэ нь жирийн эволюцын үзэгдэл үү? Ү хромосомыг орлох шинэ хромосом үүсэх үү? хэмээх эргэлзээтэй асуултад хариу өгөх гэсэн оролдлого.

Ховордсон амьтан дээрх туршилт: Амьтны туршилтыг Японы Хоккайдогийн Их Сургуулиас гаргасан лабораторийн амьтдыг арчлах, ашиглах удирдамжийн дагуу хийж гүйцэтгэсэн.

Ерөнхий мэдээлэл 

ДНХ гэж юу вэ?

ДНХ нь бараг бүх амьд организм дахь удамшлын мэдээллийг агуулдаг молекул. ДНХ гэхээр мушгиралдсан шат шиг зүйл төсөөлөгдөж байвал төсөөлөл тань зөв байна. ДНХ нь давхар эрчлээс бүхий бүтэцтэй бөгөөд таны төсөөлөөд буй тэр шатны хөндлөвчүүд нь “нуклеотидууд” юм. Эдгээр нуклеотидын дараалал нь генетикийн кодыг бий болгодог бөгөөд ингэснээр эс хэрхэн ажиллаж, цаашид хөгжих заавар болж байна гэсэн үг. Ерөнхийдөө ДНХ нь удамшлын ойлголтыг том зургаар нь чиглүүлэх “зураг төсөл” хэмээн ойлгоход болно.

Ген гэж юу вэ?

Харин ген нь ДНХ-ийн тодорхой хэсэг бөгөөд тухайн хэсэг нь бидний биед амин чухал тодорхой уургуудыг үйлдвэрлэх зааврыг агуулж байдаг гэсэн үг. ДНХ-ийг хоолны жороор дүүрэн ном хэмээн төсөөлвөөс ген нь аль нэгэн хоолных нь жор юм.

Тус бүрийн жор (ген) нь бие махбодод янз янз янзаар оролцож, нөлөөлөх үүрэгтэй уураг бүтээх зааварчилгааг өгч буй хэрэг. Жишээ нь INS хэмээх ген нь цусан дахь сахрыг зохицуулдаг инсулин хэмээх даавар (уургийг) үйлдвэрлэх зааварчилгаа өгөх жишээтэй.

Хромосом гэж юу вэ?

Хромосом бол харин бидний “генетик” гэдэг үгийг сонсох төдийд л төсөөлдөг Х үсэг шиг ДНХ болон уургаас бүрдсэн нягт бүтэц бүхий ороомгийг хэлж буй. Хэрэв ДНХ-г ном мэт зузаан гарын авлага гэж үзвэл, хромосомыг энэ гарын авлагын тус бүрд нь багцлагдсан боть гэж төсөөлж болно. Хүн 23 хос хромосомтой бөгөөд эдгээр хромосомууд нь хүнийг бий болгоход шаардлагатай бүх генетикийн мэдээллийг агуулдаг. Хромосом бүр олон генийг агуулдаг бөгөөд хүний нийт генийн тоо ойролцоогоор 20,000-25,000. . Эдгээр хромосомууд нь эсийн цөмд хадгалагдаж, эс хуваагдаж үржих үед ДНХ-г зөв хуваарилах үүрэгтэй.

Хүйс тодорхойлогч ХХ, ХҮ хромосом

X хромосомыг бид эцэг, эх аль алинаас нь өвлөж авдаг. X хромосом нь эсийн ерөнхий үйл ажиллагаа болон хөгжлийн үйл явцыг хариуцсан олон генийг агуулдаг. Харин ХҮ хромосомын хослол нь эрэгтэй хүйсийг тодорхойлдог бөгөөд X хромосомыг эхээс, харин Y хромосомыг эцгээс өвлөж авдаг. Y хромосом нь X хромосомоос хамаагүй жижиг бөгөөд цөөхөн ген агуулдагаараа ялгаатай. Ү хромосомын SRY ген нь эрэгтэй хүйсийг тодорхойлоход хамгийн чухал үүрэгтэй оролцдог бөгөөд эр бэлгийн булчирхайг (тестис) хөгжүүлж, тестостерон дааврын ялгаруулалтыг өдөөх үндсэн үүрэгтэй.

Ү хромосом угаасаа л богинохон байдаг уу?


Сая сая жилийн туршид Ү хромосом Х-ээс илүү богино байсаар ирсэн юм. Үүний шалтгаан нь нь тэдний үйл ажиллагааг ойлгох тусам ойлгомжтой мэт. X хромосом ойролцоогоор 1,100–1,500 генийг агуулдаг бөгөөд эдгээр нь биеийн олон янзын үйл ажиллагаа, тухайлбал өсөлт, хөгжил, бодисын солилцоо, тархины үйл ажиллагаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.


Харин Y хромосом нь ердөө 50–200 орчим генийг агуулдаг. Энэ нь X хромосомоос хамаагүй жижиг бөгөөд түүний гол үүрэг нь эрэгтэй хүйсийг тодорхойлох учраас эволюцын явцад шаардлагагүй генээ алдсан гэсэн үг.

Үүн дээр нэмээд эволюцын явцад Y хромосом нь гений доройтол хэмээх үйл явцын улмаас жижгэрсээр байгааг сүүлийн үед судлаачид анзаарч хэвлэл мэдээллүүд ингээд эрэгтэй хүнгүй болж байна уу? хэмээн сандарцгааж байгаа билээ. Анх X болон Y хромосомууд ижил хэмжээтэй, олон нийтлэг гентэй байсан боловч ойролцоогоор 300 сая жилийн өмнө Y хромосом өөрчлөгдөж эхэлсэн аж.

Үүний бас нэг шалтгаан рекомбинацитай холбоотой. Бусад хромосомын хосоос ялгаатай нь X болон Y хромосомууд эс хуваагдах (мейоз) үед бүрэн рекомбинаци хийдэггүй. Рекомбинаци гэдэг нь гэмтсэн генийг засахад хромосомууд генетикийн материалаа солилцдог үйл явц юм. Y хромосом нь X-тэй рекомбинаци хийх боломжгүй учир, Ү гений мутаци засварлагдахгүй явсаар олон генээ алдах эсвэл идэвхгүй болох үйл явц явагдсан гэсэн үг.

Туршилтыг товчоор

Тайлбар: Хромосомын аль хэсэг идэвхжиж буйг судлав

Туршилтын материал

Туршилтыг "Amami spiny rat" буюу Tokudaia osimensis хэмээх улаан жагсаалтад орсон, ховор амьтан дээр хийсэн. Уг төрөл зүйлийг 1972 оноос хойш Японы Засгийн газрын үндэсний ховордсон зэрлэг амьтны төрөл зүйл болгон хамгаалсаар ирсэн юм. Туршилтыг хийхдээ Японы Соёлын асуудал эрхэлсэн агентлаг болон Байгаль орчны яамнаас зөвшөөрөл авснаар хархны сүүлний эдээс фибробласт эс өсгөвөрлөж, ДНХ-г нь гаргаж авсан гэсэн үг. Нэг ёсондоо хулганын сүүлний үзүүрээс жижиг хэсгийг тастаж авч, цааш уг дээжийг өсгөвөрлөж, туршилтын материал бүтжээ.

Эх сурвалж: amami-horizon

Туршилтын үйл явц

Геномын дарааллыг хамгийн түрүүнд тогтооно. Хүйсийг тодорхойлоход хамгийн чухал геномын хэсгийг олохын тулд судлаачид SNPs (нэг нуклеотидийн полиморфизм) болон CNVs (хувилагдсан тооны вариаци)-ийг онилж ажиглав. Энэ хоёр төрлийн вариаци нь генүүд хэрхэн илэрч эсвэл үйлчилдэгт нөлөөлж болох учраас хүйсийг тодорхойлоход чухал үүрэгтэй генийн хэсгүүдийг олоход эдгээр нь чухал дохио болж өгнө. Дараа нь эдгээр хэсгийн бүтэц, үйл ажиллагааг судлахын тулд тэд фибробласт эсүүд дээр Hi-C шинжилгээ хийнэ. Ингэхдээ Sox9 болон уг генийн ойролцоох энхансер буюу идэвхжүүлэгч хэсгүүдийн нөлөөг судлах гэж хулганын өндгөн эсэд тодорхой ДНХ-ийн хэсгүүдийг суулгах бичил тарилгын аргыг ашигласан аж.

ТУРШИЛТЫН Үр дүн 

Тайлбар: Sox9 генийн Enh14 хэсэг

Судалгааны үр дүнд судлаачид Tokudaia osimensis харханд SOX9 генийн ойролцоо байрлах ДНХ-ийн тодорхой хэсэг (17 кб геномын элемент) зөвхөн эрчүүдэд олддог болохыг тогтоожээ. Энэ хэсэг нь хархны Enh14 гэж нэрлэгддэг бүстэй төстэй ДНХ-ийн дараалалтай байдаг бөгөөд SOX9 генийн экспрессийг хянахад тусалдгийг олж мэдсэн байгаа юм. Тэгэхээр харханд SRY ген (хүйс тодорхойлох ген) байхгүй байсан ч энэ тодорхой бүс нь хөгжиж буй бэлгийн булчирхайд SOX9 идэвхжүүлж эр хүйсийг тодорхойлох, эр шинж чанарыг нөхцөлдүүлэх боломжтой болохыг тогтоосон гэсэн үг.

Энэ үр дүнг мэдээж хүн дээр шууд хөрвүүлж бодох нь учир дутагдалтайг уншигч та хэдийн мэддэг болсон биз ээ. Өмнөх нийтлэлүүдийн адилаар энэ бол хархан дээр хийгдсэн туршилт ба хүн дээр ч бас яг ийм үр дүн гарна гэж тааварлах нь утгагүй.
Тэгэхээр эрэгтэй хүн устаж алга болохгүй зүгээр л цаг хугацааны явцад Ү хромосомын үйл ажиллагаа арай өөр болж магадгүй ажээ.

Онцлог, дэвшил

Уг судалгаа нь хэдэн арван жилийн турш тайлагдашгүй оньсого байсан Ү хромосомын SRY гений хүйс тодорхойлох механизмыг судлах зорилготой байсан. Уг судалгаагаа Амами буюу Y хромосом байхгүй ховор төрлийн хархан дээр туршихад эрэгтэй хүний бие организмын хөгжил хэрхэн явагдахыг судалсан юм. Ингэхдээ SOX9 хэмээх генийг зохицуулалтыг өдөөдөг генетик хүчин зүйлсийг тодорхойлж ирээдүйд заавал SRY ген биш өөр ген эр хүйсийг тодорхойлох боломж бий эсэхийг тогтоосон онцлогтой.

Хромосомын нэг хэсэг жижгэрч байна гэдэг нь устчихлаа гэсэн үг биш болохыг уг судалгаа бидэнд ойлгууллаа. Орчлон дээрх зүйлс тийм ч амархан устаж, үгүй болдоггүй бөгөөд цаг хугацааны эрхээр өөрчлөлтөд дасан зохицож, амьд үлдэх арга замаа олдог. Үүний адилаар эрэгтэй хүний хүйсийг тодорхойлох Ү хромосом ч мөн эволюцын хуулиар дасан зохицож аль эсвэл түүний тодорхой хэсэг нь уг үйл ажиллагааг хариуцдаг болох бололтой.