Badanie opublikowane w Genetyka natury Badania przeprowadzone przez Grupę Rozwoju Limfoidalnego w Laboratorium Nauk Medycznych MRC ujawniają, że udział komórek wyrażających matczyne lub ojcowskie chromosomy X może być selektywnie zaburzony w różnych częściach ciała.

W badaniu wykorzystano dane dotyczące ludzi z projektu 1000 Genomes Project w połączeniu z mysimi modelami zmienności sekwencji DNA sprzężonej z ludzkim chromosomem X. Miało to na celu pogłębienie podstawowej wiedzy na temat rozwoju osób biologicznie żeńskich, które mają dwa chromosomy X.

Do tej pory uważano, że wykorzystanie matczynych i ojcowskich chromosomów X jest podobne w całym ciele. Nowe badania pokazują, że nie zawsze tak jest i że różne organy mogą być przechylone w kierunku wykorzystania albo matczynych, albo ojcowskich chromosomów X.

Praca ujawnia również proces napędzający to odchylenie: konkurencję między komórkami wyrażającymi jeden lub drugi chromosom X. U niektórych osób komórki w narządach, takich jak serce, wykorzystują głównie chromosom X od jednego rodzica, podczas gdy komórki odpornościowe wykorzystują niemal wyłącznie chromosom X od drugiego rodzica. Stanowi to ważny krok naprzód w zrozumieniu podstawowych zasad i mechanizmów rozwoju u osób XX.

Biologiczne kobiety dziedziczą dwa chromosomy X — po jednym od każdego rodzica — wraz z całym innym materiałem genetycznym, który buduje i podtrzymuje ciało. Jednak pomimo obecności obu rodzicielskich chromosomów X, tylko jeden chromosom X jest aktywnie wyrażany w danej komórce.

Ponieważ sekwencja DNA każdego chromosomu X ulega zmianom genetycznym, każda komórka w efekcie wybiera ekspresję zestawu unikalnych cech pochodzących od jednego lub drugiego rodzica.

„Zauważyliśmy, że gdy komórki wybierają jeden ze swoich dwóch chromosomów X zamiast drugiego, wybierają również, który zestaw wariantów genetycznych wyrazić” – powiedział Matthias Merkenschlager, kierownik Grupy Badawczej ds. Rozwoju Limfocytów.

„W rezultacie poszczególne komórki wyrażają różne warianty genetyczne. Obecnie pracujemy nad tym, aby dowiedzieć się więcej o tym, w jaki sposób warianty genetyczne sprzężone z chromosomem X kształtują rozwój organizmu i czy selektywne wykorzystanie chromosomu X w określonych tkankach może mieć wpływ na prawdopodobieństwo wystąpienia pewnych schorzeń w późniejszym życiu”.

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 nosiły wariant STAG2 na jednym chromosomie X i powszechną („referencyjną”) wersję STAG2 na drugim chromosomie X.

Natomiast komórki z tą samą odmianą STAG2 były w pełni kompetentne do tworzenia limfocytów u mężczyzn XY (z jedną kopią chromosomu X) lub u kobiet, u których oba chromosomy X przenosiły odmianę.

Naukowcy doszli do wniosku, że tym, co uniemożliwia komórkom wariantowym tworzenie limfocytów, nie jest wariant sam w sobie, ale obecność komórek wyrażających wersję referencyjną STAG2. Pokazuje to, że komórki konkurują o „pozwolenie” na tworzenie określonych typów komórek w organizmie.

Odkrycia ujawniają nowy, dotychczas niezauważany aspekt różnorodności sprzężonej z chromosomem X: interakcje między komórkami mogą kształtować udział różnorodności sprzężonej z chromosomem X w określonych typach komórek i tkankach.

Nawet jeśli komórki wyrażające referencyjny STAG2 będą konkurować o utworzenie 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 sprawiła, że ​​zaczęłam być ciekawa wkładu każdego z chromosomów X w moje różne tkanki” – powiedziała.

Odkrycia te ujawniają dotychczas niedoceniany aspekt różnorodności sprzężonej z chromosomem X, polegający na tym, że interakcje między epigenetycznie zróżnicowanymi klonami mogą kształtować wkład różnorodności genetycznej sprzężonej z chromosomem X w określone typy komórek i tkanki.

Dostarczone przez Medical Research Council (MRC) Laboratory of Medical Sciences