Набор хромосом у женщин


X-хромосома — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 декабря 2019; проверки требуют 3 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 декабря 2019; проверки требуют 3 правки.

X-хромосо́ма — половая хромосома. У всех млекопитающих и других организмов с гетерогаметным мужским полом у самок две X-хромосомы (XX), а у самцов — одна X-хромосома и одна Y-хромосома (XY). Существуют и организмы (например, утконосы), у которых несколько негомологичных X-хромосом.

X-хромосома человека содержит около 150 миллионов пар оснований, что составляет примерно 5 % ДНК в клетках женщин, 2,5 % в клетках мужчин[1]. Несёт более 1400 генов, из них белок-кодирующих — около 800[2] (ср. с Y-хромосомой, которая несёт всего 78 генов[3]). У женщин две X-хромосомы; у мужчин одна X-хромосома и одна Y-хромосома. Одна X-хромосома наследуется от матери, а вторая (только у женщин) от отца.

Хотя у женщин две X-хромосомы, в соматических клетках одна из них инактивирована и образует тельце Барра.

Хромосомные болезни по X-хромосоме[править | править код]

X-сцепленные заболевания[править | править код]

Плечо p[править | править код]

Плечо q[править | править код]

X-хромосома издавна славится своими особыми свойствами среди генетиков, которые назвали её буквой X не за форму, как можно было бы предположить[4] (аутосомы также похожи на букву X), а потому, что первые исследователи были сбиты с толку тем, насколько X-хромосома отличается от других хромосомных пар. Y-хромосома была названа следующей буквой алфавита потому, что была открыта следующей. Тот факт, что Y-хромосома во время митоза имеет два очень коротких плеча, которые выглядят под микроскопом Y-образно, является случайным совпадением[5].

X-хромосома была впервые выявлена в 1890 году Германом Хенкингом в Лейпциге. Хенкинг занимался исследованиями яичек клопов и заметил, что одна хромосома не принимает участие в мейозе. Хенкинг не был уверен, была ли это хромосома или объект другого класса, поэтому назвал его X-элементом[6], позже было установлено, что это была действительно хромосома, которая получила название X-хромосома[7].

В 1901 году Кларенс Эрвин Мак-Кланг (англ. Clarence Erwin McClung) впервые предположил, что X-хромосома участвует в определении пола, на основании сравнения своего исследования саранчи с работами Хенкинга и других. Мак-Кланг заметил, что только половина сперматозоидов получают X-хромосому. Он посчитал её дополнительной хромосомой, определяющей мужской пол. Позднее было установлено, что Мак-Кланг ошибся, а хромосомой, определяющей мужской пол, скорее является Y-хромосома[6].

  1. Ross M. T., Grafham D. V., Coffey A. J., et al. The DNA sequence of the human X chromosome (англ.) // Nature. — 2005. — March (vol. 434, no. 7031). — P. 325—337. — doi:10.1038/nature03440. — PMID 15772651.
  2. ↑ Chromosome X: chromosome summary (англ.). The Ensembl project. Дата обращения 28 мая 2013. Архивировано 29 мая 2013 года.
  3. Richard Harris. Scientists Decipher Y Chromosome (неопр.) (2003). Дата обращения 16 августа 2009. Архивировано 13 марта 2012 года.
  4. Angier, Natalie For Motherly X Chromosome, Gender Is Only the Beginning (неопр.). New York Times (1 мая 2007). Дата обращения 1 мая 2007.
  5. ↑ David Bainbridge, The X in Sex: How the X Chromosome Controls Our Lives, pages 65-66, Harvard University Press, 2003 ISBN 0674016211.
  6. 1 2 James Schwartz, In Pursuit of the Gene: From Darwin to DNA, pages 155—158, Harvard University Press, 2009 ISBN 0674034910
  7. ↑ David Bainbridge, The X in Sex: How the X Chromosome Controls Our Lives, pages 3-5, Harvard University Press, 2003 ISBN 0674016211.
  • Chromosome X на сайте National Center for Biotechnology Information  (англ.)

Бывает ли у женщин набор хромосом XY?

Со школьных лет с уроков биологии мы узнаем и запоминаем главное: пол человека определяется еще при зачатии и никоим образом не меняется, причем сочетание ХХ-хромосом определяет женщину, а ХУ — мужчину.

Только так и иначе быть не может. Значит, вопрос исчерпан?

Нет, все не так просто.

Мужчины и женщины различаются не только хромосомами, но и устройством половой системы (первичными и вторичными половыми признаками). А вот они появляются далеко не сразу.

Половые клетки начинают формироваться только на пятой неделе беременности, а к шестой — возникает зачаток будущих половых органов — легкая припухлость между ножек, абсолютно одинаковая у всех. Так что до шести недель, строго говоря, зародыш пола не имеет вовсе.

В норме к восьмой неделе в работу должна включится Y хромосома — по её «инструкциям» организм формирует яички и именно к этому периоду они начинают вырабатывать тестостерон и другие мужские гормоны (андрогены).

Включилась и заработала — к 11 неделе возникнут пенис и мошонка, в мозге будут заложены типично мужские структуры и на свет появится мальчик.

Ничего подобного не произошло — зародыш продолжит развитие по женскому типу и родится девочка.

Однако это в норме. В реальности бывает и иначе. Например, так, что у плода с набором XY хромосома Y по какой-либо причине «не срабатывает». Не получая тестостероновый «пинок», организм ребёнка формируется так, словно никакой Y и нет — как девочка. С типично женским мозгом (повышенная эмоциональность и эмпатия, многозадачность, высокая ассоциативность при пониженной логичности и так далее) и типично женским телом.

Получается физиологически и внешне женщина с набором хромосом мужчины.

Проблемы у такой женщины начнутся (если начнутся) позднее.


Причин и вариаций «поломки» развития пола великое множество. Чаще всего встречаются два.


В первом случае с самой Y хромосомой всё в порядке — она включается, когда надо, и работает как положено, т. е. яички у плода начинают формироваться и вырабатывать тестостерон. Сбой происходит в гене, отвечающем за так называемый андрогеновый рецептор — специальную молекулу в клеточной оболочке, которая должна реагировать на мужские гормоны (андрогены) и пропускать их внутрь клетки. В результате этого сбоя андрогеновый рецептор теряет чувствительность: мужские гормоны вырабатываются, но до клеток тела не доходят.

Получается этакий парадокс: Y хромосома есть и работает, тестостерон вырабатывается, но клетки зародыша его не получают — и организм послушно формирует девочку.

Такая «девочка» будет, как уже было сказано, внешне настоящей женщиной. Однако внутри у неё матка и яичники отсутствуют, а в брюшной полости имеются яички.

Сбой в работе андрогеновых рецепторов носит название синдрома нечувствительности к андрогенам (снндром тестекулярной феминизации или синдром Морриса). Это генетическое нарушение. Оно может проявляться по-разному: при легком типе на свет появляется мужчина нормального мужского телосложения с некоторыми проблемами сперматогенеза, при тяжелом — рождается «внешне женщина» (и ощущать себя будет именно женщиной).

Такая женщина, повторюсь, внешне ничем от обычных — правильных по хромосомам — не отличается. Даже, скорее, выигрывает: у нее высокий рост, хорошая физическая форма, привлекательная, очень женственная, фигура. Половые органы — совершенно нормальные, женские (влагалище — присутствует, грудь на месте).

Ген, ответственный за чувствительность к андрогенам, кстати, находится на X хромосоме, т. е. наследуется по материнской линии. Если он «сломан», вероятность рождения у носительницы здоровых детей - 50 %, девочки-носительницы — 25 %, генетического мальчика с внешностью девочки - 25 %.

Как легко понять, у человека с синдромом Морриса детей быть не может: у него нет яичников и матки (забеременеть и родить невозможно), а яички — не работают (невозможно выработать сперму для оплодотворения).

Выявляются такие «перевертыши», как правило, в подростковом возрасте. Во-первых, потому что у такой девочки не начинаются месячные (что понятно). Во-вторых, потому что начинающееся половое созревание провоцирует «включение» находящихся в брюшине яичек, что весьма часто приводит к их раковому перерождению. (Сказанное замечательно иллюстрирует эпизод «Внешность обманчива» из известного сериала «Доктор Хаус» - в нём как раз появляется пациентка, генетически являющаяся мужчиной).

Помимо высокой вероятности рака яичек, аменореи и бесплодия, никаких других проблем это нарушение не несет. И, само собой, не лечится: при выявлении предлагается удаление яичек и гормональная терапия.


Во втором случае проблема возникает с самой Y хромосомой. Есть в ней маленький ген SRY — он кодирует развитие семенников.

В случае повреждения этого гена клетки, которые должны были превратиться в половые железа, не развиваются (т. е. в положенное время не включается выработка мужских гормонов). Не получая дозу гормонов, организм плода формируется как женский. Причем не только внешне, но и внутренне — с маткой и маточными трубами.

Заподозрить проблему можно уже довольно рано. Такие «девочки» имеют довольно высокий рост, широкие плечи и узкие бедра (возможно и повышенную «волосатость»), при этом грудь у них не растёт, а менструации не наступают — по той простой причине, что яичники у них отсутствуют и женские половые гормоны не вырабатываются.

Впрочем, у них и мужских гормонов нет (при причине отсутствия яичек).

Нарушение в работе гена SRY, в результате которого не происходит формирование половых желез, называется гонодальной дисгенезией (синдромом Свайера). Он встречается в 3-4 случаях на каждые 1000 рождений.

Человек с синдромом Свайера совершенно стерилен. Выглядя внешне как женщина, он и ощущает себя женщиной. Лечения нет — рекомендуется гормональная терапия женскими половыми гормонами.

Кстати, в отличие от «перевертышей» с синдромом Морриса, женщины с синдромом Свайера детей иметь могут (и выносить, и родить) — методом ЭКО естественно, с донорской яйцеклеткой.

Наука: Наука и техника: Lenta.ru

Ученые Университета Нового Южного Уэльса в Австралии выяснили, почему мужчины умирают раньше женщин. Выяснилось, что одну из важных ролей в этом играют половые хромосомы, а не склонность к курению и употреблению алкоголя, более опасная работа или неприязнь к врачам. «Лента.ру» рассказывает об исследовании, которое раскрывает загадку короткой жизни представителей мужского пола.

Половой диморфизм — характерное для многих видов животных явление, которое выражается в различных внешних признаках и поведении у самцов и самок одного вида. Например, особи женского пола у глубоководного удильщика Ceratias holboelli намного крупнее самцов, которые выглядят как маленькие мешочки, прикрепляющиеся к телу самки. У многих птиц самцы имеют красивое многоцветное оперение. У насекомых отряда палочники самцы обладают более стройным телом и склонностью к полету.

Материалы по теме

00:02 — 25 января 2019

Спасения нет

Ученые создали генетическое оружие против животных и людей. Насколько оно опасно?

Различия в морфологии, окраске и поведении между полами оказывают существенное влияние на взаимодействие организма с окружающей средой. Одной из таких особенностей является и продолжительность жизни. Например, у муравьев самцы умирают сразу после роения, а оплодотворенные самки становятся царицами в гнезде. Согласно одной из гипотез, на продолжительность жизни влияют хромосомы, которые определяют пол. Организмы, имеющие две идентичные половые хромосомы (например, XX у самок или ZZ у самцов), относят к гомогаметному полу, а организмы с различными половыми хромосомами (например, XY у людей мужского пола или ZW у птиц женского пола) — гетерогаметному полу.

Половой диморфизм у львов

Фото: Thomas Dressler / Globallookpress.com

В новом исследовании биологи протестировали «гипотезу незащищенной Х» (англ. unguarded X hypothesis), согласно которой Y- и W-хромосома не способна в полной мере защитить организм с гетерогаметным полом от вредных мутаций в X- и Z-хромосоме соответственно. У самок млекопитающих имеются две X-хромосомы, то есть две копии половых генов, поэтому дефектная ДНК может компенсироваться наличием нормальной ДНК. В таком случае наличие мужской (или женской у птиц, рептилий и некоторых насекомых) хромосомы способствует большей вероятности генетических расстройств у всех гетерогаметных организмов и снижает продолжительность их жизни.

Ранее существовали эпизодические свидетельства в пользу «гипотезы незащищенной Х». Известно, что у самцов млекопитающих, имеющих гетерогаметный пол, продолжительность жизни в среднем меньше, чем у гомогаметных самок. У птиц, наоборот, самцы живут дольше самок. В соответствии с этой тенденцией было обнаружено, что у четвероногих животных отклонения в соотношении полов взрослых особей смещены в сторону гомогаметного пола. Однако некоторые исследователи подвергли сомнению имеющиеся доказательства, аргументируя это тем, что продолжительность жизни самцов и самок определяется не только генетически, но и зависит от вклада в потомство, уязвимости для хищников, половым отбором и другими биологическими факторами.

Y- и X-хромосома

Наряду с «незащищенной Х» могут существовать и другие механизмы, сокращающие продолжительность жизни мужчин. Одним из них является «токсичная Y», которая найдена у плодовых мушек Drosophila. Y-хромосома у этих насекомых влияет на активность генов у других хромосом и способствует проявлению вредных мутаций.

Материалы по теме

00:03 — 8 декабря 2017

Есть еще клеточный мозаицизм, выражающийся в том, что клетки из-за мутаций могут иметь различные генотипы. С возрастом некоторые клетки организма теряют целые хромосомы, приобретают лишние. Кроме того, хромосомы могут сильно перестраиваться. По мере старения мозаицизм увеличивается, что затрагивает и половые клетки — гаметы. Однако у женщин существует механизм дозовой компенсации, когда одна из Х-хромосом инактивируется. Дозовая компенсация позволяет смягчить последствия потери Х-хромосомы, однако у мужчин потеря любой половой хромосомы способна привести к большим проблемам, в том числе проявлению вредных мутаций и уменьшению продолжительности жизни.

Чтобы исключить влияние отдельных генетических механизмов, существующих у отдельных групп животных, специалисты проанализировали данные о продолжительности жизни не только у приматов, других млекопитающих и птиц, но и у рептилий, рыб, амфибий, паукообразных, тараканов, кузнечиков, жуков, бабочек и мотыльков. В то же время, подчеркивают авторы работы, они провели корреляционное исследование, не способное установить строгую причинно-следственную связь.

Ученые проанализировали данные о половых хромосомах, исключив виды, у которых нет мужского или женского гетерогаметного пола, в том числе гермафродитов, способных менять пол организмы и виды, чей пол определяет влияние окружающей среды. Была собрана информация о продолжительности жизни каждого из 229 видов животных из 99 семейств, 38 отрядов и 8 классов.

Определение пола у птиц и двукрылых насекомых

Оказалось, что особи с гетерогаметным полом склонны умирать в среднем на 17,6 процента раньше гомогаметных животных. В то же время исследователи обнаружили аномалию, которую пока не способны объяснить. Хотя у животных с мужским гетерогаметным полом самки живут на 21 процент дольше самцов, у животных с женским гетерогаметным полом (птицы и насекомые) самцы обгоняют самок лишь на 7 процентов. Причиной этого могут быть такие факторы, как побочные эффекты полового отбора, степень деградации Y-хромосомы и динамика теломер.

Возможно, что Y-хромосома у мужских гетерогаметных видов может иметь тенденцию к большей деградации, чем W-хромосома у женских гетерогаметных видов. Существуют также доказательства того, что относительная длина хромосом W и Z может сильно варьироваться в пределах групп животных (птицы или змеи). Что касается теломер, то женские половые гормоны эстрогены могут способствовать их восстановлению. Укорочение теломер связано с прогрессированием старения и меньшей продолжительностью жизни.

Самцы испытывают также большую конкуренцию, чем самки. Как правило, женские особи не так эффективны в размножении, они вносят больший вклад в развитие своего потомства, чем отцы, и поэтому, по прогнозам, они испытывают меньший риск.

По словам ученых, результаты продемонстрировали, что половые хромосомы, по-видимому, играют существенную роль в жизненном цикле организма. Выявленная разница в 17,6 процента должна иметь серьезные экологические и эволюционные последствия. Однако гетерогаметность охватывает большое количество различных явлений: от полного отсутствия второй половой хромосомы (X0 или Z0) до сильно редуцированной второй половой хромосомы (Y у людей) и половых хромосом равной длины (X и Y, Z и W). Не все гетерогаметные виды имеют деградировавшую половую хромосому, поэтому исследование представляет собой предварительный тест «гипотезы незащищенной Х».

В будущем необходимо проверить предположение, что разница в продолжительности жизни между полами пропорциональна разнице в длине хромосом между полами. Если вторая хромосома отсутствует или сильно редуцирована, это должно сильнее отражаться на продолжительности жизни особи гетерогаметного пола.

Женские и мужские хромосомы - общеизвестное и не только

Неоднократно в обсуждениях речь заходила о генетической разнице между мужчинами и женщинами. Посмотрим на общеизвестные факты еще раз?
Итак, то, что все мы знаем из биологии:

Сочетание половых хромосом между собой определяет пол организма. Клетки женского организма содержат две Х-хромосомы (ХХ). Мужские клетки содержат одну Х и одну Y-хромосомы (ХY).
Сочетание двух Y-хромосом (YY) не жизнеспособно.

Женская Х--хромосома
Количество генов - более 1400
Количество оснований - более 150 млн., из которых более 95% - определены
У женщин две Х-хромосомы, у мужчин одна Х-хромосома и одна Y-хромосома. Одна Х-хромосома наследуется от матери, а вторая (только у женщин) от бабушки по отцовской линии.

Хотя у женщин две X-хромосомы, в соматических клетках одна из них деактивирована и образует тельце Барра из Вики

Мужская Y-хромосома
Количество генов - более 200
Количество оснований - более 50 млн., из которых более 50% - определены
Y-хромосома содержит ген SRY, который определяет мужской пол и отвечает за регулирование деятельности яичек.
У женщин две Х-хромосомы, у мужчин одна Х-хромосома и одна Y-хромосома.

Правда, относительно количества генов в мужской и женской хромосоме числа в разных источниках несколько разнятся, но все сходятся на том, что мужская хромосома генами не обременена, и за наследственность, как таковую, ответственности не несет:
вариант: "Теперь мы знаем, что Y-хромосома содержит около двух дюжин генов, (сравните с 2000 генов в X-хромосоме). Большинство этих генов вовлечены в производство спермы или помогают клетке синтезировать белки"

Ну, а теперь про то, что на уроках биологии рассказывают не столь подробно и куда реже:

"...Триста миллионов лет тому назад в природе не существовало Y-хромосомы. У большинство животных была пара X-хромосом и пол определялся другими факторами, такими как температура. (У некоторых амфибий, таких как черепахи и крокодилы, и в настоящее время из одного и того же яйца может вылупиться как самец, так и самка, в зависимости от температуры). Затем в организме некого отдельного млекопитающего произошла мутация, и появившейся при этом новый ген стал определять "мужской путь развития" для тел - носителей этого гена..."

"... Ведущий научный журнал, Nature Genetics, предложил новую версию генеалогического древа человечества, основанную на до сих пор неизвестных вариациях - "гаплотипах", Y-хромосомы. Эти данные подтвердили, что предки современных людей мигрировали из Африки. Но судя по этим данным получалось, что генетическая Ева, прародительница всего человечества, на 84 тысячи лет старше генетического Адама, если измерять возраст по Y-хромосоме.
Женский эквивалент Y-хромосомы, т.е. генетическая информация, передаваемая от матери к дочери, известна как m-ДНК. Это ДНК митохондрий, которые являются источником энергии в клетке. В течение последних нескольких лет было общепринято, что "митахондриальная Ева" жила около 143 тысяч лет назад, что никак не согласовывалось с предполагаемым возрастом "Y -Адама", - 59 тысяч лет..."
отсюда

Встает резонный вопрос - как же происходило размножение все эти 84 тысячи лет? И как вообще женщины выжили все это время без мужчин в те суровые доисторические времена? В статье ответ дается размытый, мол, мужская хромосома все это время тоже совершенствовалась (хотя эзотерические источники недвусмысленно говорят о том, что мужской пол на этой планете появился на 80 тыс. лет позже, а до этого женщины преспокойно обходились без них):

"...На самом деле противоречия здесь нет. Эти данные говорят лишь о том, что различные хромосомы, найденные в человеческом геноме, появились в разное время. Около 143 тысяч лет назад в генофонде наших предков появилась новая разновидность m-ДНК. Она, как всякая удачная мутация распространялась во все большем количестве тел, пока не вытеснила все прочие разновидности из генофонда. Вот почему в настоящее время все женщины несут в себе эту новую, улучшенную версию m-ДНК. Это же произошло с Y-хромосомой у мужчин, только эволюции понадобилось еще 84 тысячи лет, чтобы создать супер-успешную версию, которая смогла вытеснить всех конкурентов". отсюда

Как говорится, выводы отсюда могут быть любыми.
Но когда кто-нибудь типа Малышевой начнет нести пургу о том, что женский мозг, мол, не столь совершенен как мужской, или что женщина генетически не приспособлена к чему-то (типа интеллектуального труда или социальных достижений), или тому подобные псевдонаучные сентенции, то, думаю, будет нелишним периодически напоминать себе все вышеизложенное. Потому что генетические исследования указывают на прямо противоположные факты.

МУЖЧИНА И ЖЕНЩИНА: 109 РАЗЛИЧИЙ

Кристаллы тестостерона в поляризованном свете.

Половые хромосомы человека: внизу - женская Х-хромосома, вверху - мужская Y-хромосома.

Чем бы ни разнились два пола человеческой расы, все корни этих различий уходят в две хромосомы. Как известно, в каждой клетке человека имеется по два экземпляра всех хромосом. За одним исключением: в клетке мужчины одна из пар состоит из неравных партнеров. Небольшой Y-хромосоме соответствует довольно крупная Х-хромосома, а у женщин Y-хромосомы нет, зато имеются две одинаковые Х-хромосомы.

Y-хромосома невелика по сравнению с остальными, в ней помещается всего 25 генов (в Х-хромосоме, насколько известно, от тысячи до полутора тысяч генов, а всего их у человека порядка 30 тысяч). Или, считая в парах нуклеотидов ("букв" генетического кода), в Y-хромосоме 23 миллиона пар, а в Х-хромосоме - 150 миллионов.

Чтобы хоть немного выравнять шансы, природа отключает в каждой клетке женского тела одну Х-хромосому. Но около 19% генов все же избегают этого отключения, и женщина получает некоторые из Х-генов в двойном экземпляре. Многие из них связаны с развитием и работой мозга. Этим ученые объясняют тот факт, что психические расстройства, от аутизма до шизофрении, чаще затрагивают мужчин.

С другой стороны, женщины менее защищены от депрессии. По американским данным, на протяжении жизни 21,3% женщин и 12,7% мужчин хотя бы однажды переживают период серьезной депрессии. Такая разница между полами появляется к 13 годам: до этого возраста мальчики чуть более склонны к серьезной хандре, чем девочки.

Один из генов Y-хромосомы обеспечивает появление семенников, а они еще в утробе матери начинают вырабатывать мужской половой гормон - тестостерон. Расходясь с током крови по телу будущего ребенка, гормон влияет на все клетки, в том числе на клетки развивающегося мозга.

Некоторые неврологи считают, что в ранний период развития мозга тестостерон стимулирует рост левого полушария и замедляет рост правого. Как известно, левое полушарие более рационально, а правое живет эмоциями. Люди с преобладанием левополушарного мышления активно берутся за возникающие проблемы и решают их логично, используя интуицию, только если другого пути нет. Напротив, те, у кого правое полушарие преобладает, придерживаются эмоционального и интуитивного подхода к проблемам (см. "Наука и жизнь" № 4,2000г.).

Поразительно, что уровень тестостерона во время беременности влияет в дальнейшем на овладение языком. Чем выше уровень этого гормона в период развития плода, тем меньшим будет лексикон ребенка в возрасте двух лет. Поэтому девочки, как правило, начинают говорить раньше мальчиков.

Но не все особенности мужчин складываются под влиянием только тестостерона. Гены Y-хромосомы стимулируют размножение в мозге так называемых дофаминовых нейронов. Их больше у мужчин, чем у женщин, и этим объясняется тот факт, что среди мужчин больше алкоголиков и наркоманов, а также то, что мужчины более склонны к поиску новых ощущений и к риску. Дофаминовые нейроны, кроме того, участвуют в развитии двигательных навыков и первыми страдают от болезни Паркинсона, которая вдвое чаще поражает мужчин, чем женщин.

Недавно обнаружено, что у женщин на 15-20% больше серого вещества мозга. Это и есть нейроны, в которых идет основная вычислительная работа (те самые "маленькие серые клеточки", к которым любил прибегать Эркюль Пуаро). В таком случае понятно, почему масса мозга у женщин, как правило, меньше, чем у мужчин, а показатель интеллекта, определяемый в психологических тестах, не ниже. Просто мозг женщины в меньшем объеме содержит больше активных элементов.

В мозге мужчин больше белого вещества и внутримозговой жидкости. Белое вещество - это длинные отростки нейронов, одетые изолирующим слоем жира. Эти кабели позволяют лучше распределять задачи между разными отделами мозга. Внутримозговая жидкость, содержащаяся в желудочках мозга, амортизирует удары. Так что последствия ударов по голове у мужчин бывают легче (но они, надо заметить, и чаще получают такие удары).

Кровь в сосудах, снабжающих мозг, у женщин течет быстрее, чем у мужчин. Эта особенность в значительной мере компенсирует старение мозга. Потери мозговых тканей при старении больше у мужчин; особенно съеживается левая часть фронтальной коры, которая думает о долгосрочных последствиях предпринимаемых действий и отвечает за самоконтроль. Эта потеря тканей становится заметной на томограммах мозга уже к 45 годам.

Мозг женщины обрабатывает информацию о людях иначе, чем мозг мужчины. Женщины одарены способностью быстро, интуитивно оценивать человека. Они умеют "входить в положение", по малейшим намекам воспринимать чувства и мысли собеседника, предугадывать его намерения и реагировать эмоционально. Будучи настроенной на восприятие чужой точки зрения, женщина в любом конфликте способна видеть правоту обеих сторон, даже когда в конфликт вовлечена и она сама. Эти особенности восприятия создают основу для женской привязчивости.

Мужчины, напротив, предпочитают подходить к собеседнику с некоторой отстраненностью, а зачастую увереннее себя чувствуют не с людьми, а с неживыми объектами. В возрасте шести лет 99% девочек и лишь 17% мальчиков играют с куклами. Мальчики предпочитают играть с машинками и конструкторами типа "Лего".

Женский организм иначе реагирует на стресс, чем мужской. Он выбрасывает в кровь больше гормонов стресса и с трудом прекращает их производство, когда причина стресса уже устранена. Нормальную способность гормональной системы быстро отключать выделение гормонов стресса тормозит женский половой гормон прогестерон. Но длительное воздействие гормонов стресса вредит клеткам мозга, особенно клеткам гиппокампа, отвечающим за память.

Мало того, что женщины физиологически более подвержены стрессу, они и психологически слабее. Женщины склонны "пережевывать" неприятные ситуации и негативные чувства, особенно если они касаются взаимоотношений с близкими людьми или сослуживцами.

Всего современная наука о человеке насчитала 109 различий между мужчинами и женщинами, и счет еще не закрыт.

Геном человека — Википедия

Геном человека — совокупность наследственного материала, заключённого в клетке человека. Человеческий геном состоит из 23 пар хромосом, находящихся в ядре, а также митохондриальной ДНК. Двадцать две аутосомы, две половые хромосомы Х и Y, а также митохондриальная ДНК человека содержат вместе примерно 3,1 млрд пар оснований[1].

В ходе выполнения проекта «Геном человека» была определена последовательность ДНК всех хромосом и митохондриальной ДНК. В настоящее время эти данные активно используются по всему миру в биомедицинских исследованиях. Полное секвенирование выявило, что человеческий геном содержит 20—25 тыс. активных генов[2], что значительно меньше, чем ожидалось в начале проекта (порядка 100 тыс.) — то есть только 1,5 % всего генетического материала кодирует белки или функциональные РНК. Остальная часть является некодирующей ДНК, которую часто называют мусорной ДНК[3], но которая, как оказалось, играет важную роль в регуляции активности генов[4][5].

Хромосомы[править | править код]

Геном человека состоит из 23 пар хромосом (всего 46 хромосом). Каждая хромосома содержит сотни генов, разделённых межгенным пространством. Межгенное пространство содержит регуляторные участки и ничего не кодирующую ДНК.

В геноме присутствует 23 пары хромосом: 22 пары аутосомных хромосом, а также пара половых хромосом X и Y. У человека мужской пол является гетерогаметным и определяется наличием Y-хромосомы. Нормальные диплоидные соматические клетки имеют 46 хромосом[6][7].

Гены[править | править код]

Предварительные оценки предполагали наличие в геноме человека более 100 тысяч генов. По результатам проекта «Геном человека» количество генов, а точнее открытых рамок считывания, составило около 28 000 генов. В связи с усовершенствованием методов поиска (предсказания) генов предполагается дальнейшее уменьшение числа генов.

Число генов у человека лишь ненамного больше, чем у более простых организмов, например, круглого червя Caenorhabditis elegans или мухи Drosophila melanogaster. Так происходит из-за того, что в человеческом геноме широко представлен альтернативный сплайсинг. Альтернативный сплайсинг позволяет получить несколько различных белковых цепочек с одного гена. В результате человеческий протеом оказывается значительно больше протеома рассмотренных организмов. Большинство человеческих генов имеют множественные экзоны, и интроны часто оказываются значительно более длинными, чем граничные экзоны в гене.

Гены неравномерно распределены по хромосомам. Каждая хромосома содержит богатые и бедные генами участки. Эти участки коррелируют с хромосомными бендами (полосы поперёк хромосомы, которые видно в микроскоп) и с CG-богатыми участками. В настоящий момент значимость такого неравномерного распределения генов не вполне изучена.

Кроме генов, кодирующих белки, человеческий геном содержит тысячи РНК-генов, кодирующих транспортные РНК (tRNA), рибосомные РНК, микроРНК и прочие РНК, не кодирующие белок.

Регуляторные последовательности[править | править код]

В человеческом геноме найдено множество различных последовательностей, отвечающих за регуляцию генов. Под регуляцией понимается контроль экспрессии гена (процесс построения матричной РНК по участку молекулы ДНК). Обычно это короткие последовательности, находящиеся либо рядом с геном, либо внутри гена. Иногда они находятся на значительном расстоянии от гена (энхансеры). Систематизация этих последовательностей, понимание механизмов работы, а также вопросы взаимной регуляции группы генов группой соответствующих ферментов на текущий момент находятся только на начальной стадии изучения. Взаимная регуляция групп генов описывается с помощью сетей регуляции генов. Изучение этих вопросов находится на стыке нескольких дисциплин: прикладной математики, высокопроизводительных вычислений и молекулярной биологии. Знания появляются из сравнений геномов различных организмов и благодаря достижениям в области организации искусственной транскрипции гена в лабораторных условиях.

Идентификация регуляторных последовательностей в человеческом геноме частично была произведена на основе эволюционной консервативности (свойства сохранения важных фрагментов хромосомной последовательности, которые отвечают примерно одной и той же функции). Согласно данным молекулярных часов, эволюционные линии человека и мыши разделились около 100 миллионов лет назад[8]. Для двух геномов компьютерными методами были выявлены консервативные последовательности (последовательности, идентичные или очень слабо отличающиеся в сравниваемых геномах) в некодирующей части и оказалось, что они активно участвуют в механизмах регуляции генов у обоих организмов[9].

Другой подход получения регуляторных последовательностей основан на сравнении генов человека и рыбы фугу. Последовательности генов и регуляторные последовательности у человека и рыбы фугу существенно схожи, однако геном рыбы фугу содержит в 8 раз меньший объём «мусорной ДНК». Такая «компактность» рыбьего генома позволяет значительно легче искать регуляторные последовательности для генов[10].

Прочие объекты в геноме[править | править код]

Кодирующие белок последовательности (множество последовательностей составляющих экзоны) составляют менее чем 1,5 % генома[3]. Не учитывая известные регуляторные последовательности, в человеческом геноме содержится масса объектов, которые выглядят как нечто важное, но функция которых, если она вообще существует, пока не выяснена. Эти объекты занимают до 97 % всего объёма человеческого генома. К таким объектам относятся:

Представленная классификация не является исчерпывающей. Большая часть объектов вообще не классифицирована мировой научной общественностью на текущий момент[когда?].

Соответствующие последовательности, скорее всего, являются эволюционным артефактом. В современной версии генома их функция выключена, и эти участки генома многие называют мусорной ДНК. Однако есть масса свидетельств в пользу того, что эти объекты обладают некоторой функцией, которая пока неясна.

Псевдогены[править | править код]

Эксперименты с ДНК-микрочипами показали, что много участков генома, не являющихся генами, вовлечены в процесс транскрипции[11].

Вирусы[править | править код]

Около 1 % в геноме человека занимают встроенные гены ретровирусов (эндогенные ретровирусы). Эти гены обычно не приносят пользы хозяину, но существуют и исключения. Так, около 43 млн лет назад в геном предков обезьян и человека попали ретровирусные гены, служившие для построения оболочки вируса. У человека и обезьян эти гены участвуют в работе плаценты[12]. Большинство ретровирусов встроились в геном предков человека свыше 25 млн лет назад. Среди более молодых человеческих эндогенных ретровирусов полезных на настоящий момент не обнаружено[13][14].

Информационное содержание генома человека[править | править код]

Азотистые основания в ДНК (аденин, тимин, гуанин, цитозин) соответствуют 4 различным логическим состояниям, что эквивалентно 2 битам информации[15]. Таким образом, геном человека содержит более 6 гигабит информации в каждой цепи, что эквивалентно 800 мегабайтам и сопоставимо с количеством информации на компакт-диске[16]. Логика хранения данных в парных основаниях аналогична системе виртуализации данных RAID 1.

  1. ↑ Talking glossary of genetic terms: genome (англ.). National Human Genome Research Institute. Дата обращения 1 ноября 2012. Архивировано 4 ноября 2012 года.
  2. International Human Genome Sequencing Consortium. Finishing the euchromatic sequence of the human genome. (англ.) // Nature. — 2004. — Vol. 431, no. 7011. — P. 931—945. — doi:10.1038/nature03001. — PMID 15496913.
  3. 1 2 International Human Genome Sequencing Consortium. Initial sequencing and analysis of the human genome. (англ.) // Nature. — 2001. — Vol. 409, no. 6822. — P. 860—921. — doi:10.1038/35057062. — PMID 11237011.
  4. ↑ «Мусорная» ДНК помогает включать гены (неопр.).
  5. ↑ «Мусорная» ДНК играет важнейшую роль в поддержании целостности генома (неопр.).
  6. Tjio J. H., Levan A. The chromosome number of man (англ.) // Hereditas (англ.)русск.. — 1956. — Vol. 42. — P. 1—6. — doi:10.1111/j.1601-5223.1956.tb03010.x. — PMID 345813. Первая работа с точно установленным числом хромосом у человека.
  7. ↑ Human Chromosome Number, здесь рассказана история подсчёта хромосом у человека
  8. Nei M., Xu P., Glazko G. Estimation of divergence times from multiprotein sequences for a few mammalian species and several distantly related organisms. (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2001. — Vol. 98, no. 5. — P. 2497—2502. — doi:10.1073/pnas.051611498. — PMID 11226267.
  9. Loots G., Locksley R., Blankespoor C., Wang Z., Miller W., Rubin E., Frazer K. Identification of a coordinate regulator of interleukins 4, 13, and 5 by cross-species sequence comparisons. (англ.) // Science. — 2000. — Vol. 288, no. 5463. — P. 136—140. — doi:10.1126/science.288.5463.136. — PMID 10753117. Summary
  10. Meunier, Monique Genoscope and Whitehead announce a high sequence coverage of the Tetraodon nigroviridis genome (англ.) (недоступная ссылка). Genoscope. Дата обращения 12 сентября 2006. Архивировано 20 августа 2002 года.
  11. Claverie J. Fewer genes, more noncoding RNA. (англ.) // Science. — 2005. — Vol. 309, no. 5740. — P. 1529—1530. — doi:10.1126/science.1116800. — PMID 16141064.
  12. ↑ Предки человека заимствовали полезные гены у вирусов
  13. Eugene D. Sverdlov. Retroviruses and primate evolution // BioEssays. — Vol. 22, № 2. — P. 161—171. — doi:10.1002/(SICI)1521-1878(200002)22:2<161::AID-BIES7>3.0.CO;2-X. — PMID 10655035.
  14. Anders L Kjeldbjerg, Palle Villesen, Lars Aagaard, Finn Skou Pedersen. Gene conversion and purifying selection of a placenta-specific ERV-V envelope gene during simian evolution // BMC Evolutionary Biology. — 2008. — Vol. 8. — P. 266. — doi:10.1186/1471-2148-8-266. — PMID 18826608.
  15. Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 25. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5.
  16. ↑ How much information does human DNA store? - Quora
  • Тарантул В. З. Геном человека. Энциклопедия, написанная четырьмя буквами. — Языки славянской культуры, 2003. — 396 с. — ISBN 5-94457-108-X.
  • Ридли Мэтт. Геном: автобиография вида в 23 главах. — М.: Эксмо, 2008. — 432 с. — ISBN 5-699-30682-4

46 — норма?. Считаем хромосомы: сколько человеку для счастья нужно

Прожиточный оптимум

Сначала договоримся о терминологии. Окончательно человеческие хромосомы посчитали чуть больше полувека назад — в 1956 году. С тех пор мы знаем, что в соматических, то есть не половых клетках, их обычно 46 штук — 23 пары.

Хромосомы в паре (одна получена от отца, другая — от матери) называют гомологичными. На них расположены гены, выполняющие одинаковые функции, однако нередко различающиеся по строению. Исключение составляют половые хромосомы — Х и Y, генный состав которых совпадает не полностью. Все остальные хромосомы, кроме половых, называют аутосомами.

Количество наборов гомологичных хромосом — плоидность — в половых клетках равно одному, а в соматических, как правило, двум.

Интересно, что не у всех видов млекопитающих число хромосом постоянно. Например, у некоторых представителей грызунов, собак и оленей обнаружили так называемые В-хромосомы. Это небольшие дополнительные хромосомы, в которых практически нет участков, кодирующих белки, а делятся и наследуются они вместе с основным набором и, как правило, не влияют на работу организма. Полагают, что В-хромосомы — это просто удвоенные фрагменты ДНК, «паразитирующие» на основном геноме.

У человека до сих пор В-хромосомы обнаружены не были. Зато иногда в клетках возникает дополнительный набор хромосом — тогда говорят о полиплоидии, а если их число не кратно 23 — об анеуплоидии. Полиплоидия встречается у отдельных типов клеток и способствует их усиленной работе, в то время как анеуплоидия обычно свидетельствует о нарушениях в работе клетки и нередко приводит к ее гибели.

Делиться надо честно

Чаще всего неправильное количество хромосом является следствием неудачного деления клеток. В соматических клетках после удвоения ДНК материнская хромосома и ее копия оказываются сцеплены вместе белками когезинами. Потом на их центральные части садятся белковые комплексы кинетохоры, к которым позже прикрепляются микротрубочки. При делении по микротрубочкам кинетохоры разъезжаются к разным полюсам клетки и тянут за собой хромосомы. Если сшивки между копиями хромосомы разрушатся раньше времени, то к ним могут прикрепиться микротрубочки от одного и того же полюса, и тогда одна из дочерних клеток получит лишнюю хромосому, а вторая останется обделенной.

Деление при образовании половых клеток (мейоз) устроено более сложно. После удвоения ДНК каждая хромосома и ее копия, как обычно, сшиты когезинами. Затем гомологичные хромосомы (полученные от отца и матери), а точнее их пары, тоже сцепляются друг с другом, и получается так называемая тетрада, или четверка. А дальше клетке предстоит поделиться два раза. В ходе первого деления расходятся гомологичные хромосомы, то есть дочерние клетки содержат пары одинаковых хромосом. А во втором делении эти пары расходятся, и в результате половые клетки несут одинарный набор хромосом.

Мейоз тоже нередко проходит с ошибками. Проблема в том, что конструкция из сцепленных двух пар гомологичных хромосом может перекручиваться в пространстве или разделяться в неположенных местах. Результатом снова будет неравномерное распределение хромосом. Иногда половой клетке удается это отследить, чтобы не передавать дефект по наследству. Лишние хромосомы часто неправильно уложены или разорваны, что запускает программу гибели. Например, среди сперматозоидов действует такой отбор по качеству. А вот яйцеклеткам повезло меньше. Все они у человека образуются еще до рождения, готовятся к делению, а потом замирают. Хромосомы уже удвоены, тетрады образованы, а деление отложено. В таком виде они живут до репродуктивного периода. Дальше яйцеклетки по очереди созревают, делятся первый раз и снова замирают. Второе деление происходит уже сразу после оплодотворения. И на этом этапе проконтролировать качество деления уже сложно. А риски больше, ведь четыре хромосомы в яйцеклетке остаются сшитыми в течение десятков лет. За это время в когезинах накапливаются поломки, и хромосомы могут спонтанно разделяться. Поэтому чем старше женщина, тем больше вероятность неправильного расхождения хромосом в яйцеклетке.

Анеуплоидия в половых клетках неизбежно ведет к анеуплоидии зародыша. При оплодотворении здоровой яйцеклетки с 23 хромосомами сперматозоидом с лишней или недостающей хромосомами (или наоборот) число хромосом у зиготы, очевидно, будет отлично от 46. Но даже если половые клетки здоровы, это не дает гарантий здорового развития. В первые дни после оплодотворения клетки зародыша активно делятся, чтобы быстро набрать клеточную массу. Судя по всему, в ходе быстрых делений нет времени проверять корректность расхождения хромосом, поэтому могут возникнуть анеуплоидные клетки. И если произойдет ошибка, то дальнейшая судьба зародыша зависит от того, в каком делении это случилось. Если равновесие нарушено уже в первом делении зиготы, то весь организм вырастет анеуплоидным. Если же проблема возникла позже, то исход определяется соотношением здоровых и аномальных клеток.

Часть последних может дальше погибнуть, и мы никогда не узнаем об их существовании. А может принять участие в развитии организма, и тогда он получится мозаичным — разные клетки будут нести разный генетический материал. Мозаицизм доставляет немало хлопот пренатальным диагностам. Например, при риске рождения ребенка с синдромом Дауна иногда извлекают одну или несколько клеток зародыша (на той стадии, когда это не должно представлять опасности) и считают в них хромосомы. Но если зародыш мозаичен, то такой метод становится не особенно эффективным.

Третий лишний

Все случаи анеуплоидии логично делятся на две группы: недостаток и избыток хромосом. Проблемы, возникающие при недостатке, вполне ожидаемы: минус одна хромосома означает минус сотни генов.

Расположение хромосом в ядре клетки человека (хромосомные территории). Изображение: Bolzer et al., 2005 / Wikimedia Commons / CC BY 2.5

Если гомологичная хромосома работает нормально, то клетка может отделаться только недостаточным количеством закодированных там белков. Но если среди оставшихся на гомологичной хромосоме генов какие-то не работают, то соответствующих белков в клетке не появится совсем.

В случае избытка хромосом все не так очевидно. Генов становится больше, но здесь — увы — больше не значит лучше.

Во-первых, лишний генетический материал увеличивает нагрузку на ядро: дополнительную нить ДНК нужно разместить в ядре и обслужить системами считывания информации.

Ученые обнаружили, что у людей с синдромом Дауна, чьи клетки несут дополнительную 21-ю хромосому, в основном нарушается работа генов, находящихся на других хромосомах. Видимо, избыток ДНК в ядре приводит к тому, что белков, поддерживающих работу хромосом, не хватает на всех.

Во-вторых, нарушается баланс в количестве клеточных белков. Например, если за какой-то процесс в клетке отвечают белки-активаторы и белки-ингибиторы и их соотношение обычно зависит от внешних сигналов, то дополнительная доза одних или других приведет к тому, что клетка перестанет адекватно реагировать на внешний сигнал. И наконец, у анеуплоидной клетки растут шансы погибнуть. При удвоении ДНК перед делением неизбежно возникают ошибки, и клеточные белки системы репарации их распознают, чинят и запускают удвоение снова. Если хромосом слишком много, то белков не хватает, ошибки накапливаются и запускается апоптоз — программируемая гибель клетки. Но даже если клетка не погибает и делится, то результатом такого деления тоже, скорее всего, станут анеуплоиды.

Жить будете

Если даже в пределах одной клетки анеуплоидия чревата нарушениями работы и гибелью, то неудивительно, что целому анеуплоидному организму выжить непросто. На данный момент известно только три аутосомы — 13, 18 и 21-я, трисомия по которым (то есть лишняя, третья хромосома в клетках) как-то совместима с жизнью. Вероятно, это связано с тем, что они самые маленькие и несут меньше всего генов. При этом дети с трисомией по 13-й (синдром Патау) и 18-й (синдром Эдвардса) хромосомам доживают в лучшем случае до 10 лет, а чаще живут меньше года. И только трисомия по самой маленькой в геноме, 21-й хромосоме, известная как синдром Дауна, позволяет жить до 60 лет.

Совсем редко встречаются люди с общей полиплоидией. В норме полиплоидные клетки (несущие не две, а от четырех до 128 наборов хромосом) можно обнаружить в организме человека, например в печени или красном костном мозге. Это, как правило, большие клетки с усиленным синтезом белка, которым не требуется активное деление.

Дополнительный набор хромосом усложняет задачу их распределения по дочерним клеткам, поэтому полиплоидные зародыши, как правило, не выживают. Тем не менее описано около 10 случаев, когда дети с 92 хромосомами (тетраплоиды) появлялись на свет и жили от нескольких часов до нескольких лет. Впрочем, как и в случае других хромосомных аномалий, они отставали в развитии, в том числе и умственном. Однако многим людям с генетическими аномалиями приходит на помощь мозаицизм. Если аномалия развилась уже в ходе дробления зародыша, то некоторое количество клеток могут остаться здоровыми. В таких случаях тяжесть симптомов снижается, а продолжительность жизни растет.

Гендерные несправедливости

Однако есть и такие хромосомы, увеличение числа которых совместимо с жизнью человека или даже проходит незаметно. И это, как ни удивительно, половые хромосомы. Причиной тому — гендерная несправедливость: примерно у половины людей в нашей популяции (девочек) Х-хромосом в два раза больше, чем у других (мальчиков). При этом Х-хромосомы служат не только для определения пола, но и несут более 800 генов (то есть в два раза больше, чем лишняя 21-я хромосома, доставляющая немало хлопот организму). Но девочкам приходит на помощь естественный механизм устранения неравенства: одна из Х-хромосом инактивируется, скручивается и превращается в тельце Барра. В большинстве случаев выбор происходит случайно, и в ряде клеток в результате активна материнская Х-хромосома, а в других — отцовская. Таким образом, все девочки оказываются мозаичными, потому что в разных клетках работают разные копии генов. Классическим примером такой мозаичности являются черепаховые кошки: на их Х-хромосоме находится ген, отвечающий за меланин (пигмент, определяющий, среди прочего, цвет шерсти). В разных клетках работают разные копии, поэтому окраска получается пятнистой и не передается по наследству, так как инактивация происходит случайным образом.

Кошка черепахового окраса. Фото: Lisa Ann Yount / Flickr / Public domain

В результате инактивации в клетках человека всегда работает только одна Х-хромосома. Этот механизм позволяет избежать серьезных неприятностей при Х-трисомии (девочки ХХХ) и синдромах Шерешевского — Тернера (девочки ХО) или Клайнфельтера (мальчики ХХY). Таким рождается примерно один из 400 детей, но жизненные функции в этих случаях обычно не нарушены существенно, и даже бесплодие возникает не всегда. Сложнее бывает тем, у кого хромосом больше трех. Обычно это значит, что хромосомы не разошлись дважды при образовании половых клеток. Случаи тетрасомии (ХХХХ, ХХYY, ХХХY, XYYY) и пентасомии (XXXXX, XXXXY, XXXYY, XXYYY, XYYYY) встречаются редко, некоторые из них описаны всего несколько раз за всю историю медицины. Все эти варианты совместимы с жизнью, и люди часто доживают до преклонных лет, при этом отклонения проявляются в аномальном развитии скелета, дефектах половых органов и снижении умственных способностей. Что характерно, дополнительная Y-хромосома сама по себе влияет на работу организма несильно. Многие мужчины c генотипом XYY даже не узнают о своей особенности. Это связано с тем, что Y-хромосома сильно меньше Х и почти не несет генов, влияющих на жизнеспособность.

У половых хромосом есть и еще одна интересная особенность. Многие мутации генов, расположенных на аутосомах, приводят к отклонениям в работе многих тканей и органов. В то же время большинство мутаций генов на половых хромосомах проявляется только в нарушении умственной деятельности. Получается, что в существенной степени половые хромосомы контролируют развитие мозга. На основании этого некоторые ученые высказывают гипотезу, что именно на них лежит ответственность за различия (впрочем, не до конца подтвержденные) между умственными способностями мужчин и женщин.

Кому выгодно быть неправильным

Несмотря на то что медицина знакома с хромосомными аномалиями давно, в последнее время анеуплоидия продолжает привлекать внимание ученых. Оказалось, что более 80% клеток опухолей содержат необычное количество хромосом. С одной стороны, причиной этому может служить тот факт, что белки, контролирующие качество деления, способны его затормозить. В опухолевых клетках часто мутируют эти самые белки-контролеры, поэтому снимаются ограничения на деление и не работает проверка хромосом. С другой стороны, ученые полагают, что это может служить фактором отбора опухолей на выживаемость. Согласно такой модели, клетки опухоли сначала становятся полиплоидными, а дальше в результате ошибок деления теряют разные хромосомы или их части. Получается целая популяция клеток с большим разнообразием хромосомных аномалий. Большинство из них нежизнеспособны, но некоторые могут случайно оказаться успешными, например если случайно получат дополнительные копии генов, запускающих деление, или потеряют гены, его подавляющие. Однако если дополнительно стимулировать накопление ошибок при делении, то клетки выживать не будут. На этом принципе основано действие таксола — распространенного лекарства от рака: он вызывает системное нерасхождение хромосом в клетках опухоли, которое должно запускать их программируемую гибель.

Получается, что каждый из нас может оказаться носителем лишних хромосом, по крайней мере в отдельных клетках. Однако современная наука продолжает разрабатывать стратегии борьбы с этими нежеланными пассажирами. Одна из них предлагает использовать белки, отвечающие за Х-хромосому, и натравить, например, на лишнюю 21-ю хромосому людей с синдромом Дауна. Сообщается, что на клеточных культурах этот механизм удалось привести в действие. Так что, возможно, в обозримом будущем опасные лишние хромосомы окажутся укрощены и обезврежены.

 Полина Лосева

Генетики раскрыли механизм подавления второй Х-хромосомы у женщин

Биологи исследовали инактивацию «лишней» Х-хромосомы у самок млекопитающих, показав, что для отключения активных генов требуется регуляторный белок SPEN.

У людей, как и у прочих млекопитающих, самцы и самки различаются набором хромосом. Появление самцов определяется присутствием небольшой половой хромосомы Y, у самок она отсутствует, и они несут две копии половой хромосомы Х. Параллельная работа двух Х-хромосом приводит к тому, что кодируемые ими белки производятся в двойном количестве, нарушая нужный для нормальной работы организма баланс. Поэтому одна из них (отцовская) инактивируется еще на первых этапах эмбрионального развития.

Ключевую роль в этом процессе играет ген Xist, который запускается в работу на неактивной Х-хромосоме. Он кодирует молекулы не белка, а РНК. Привлекая целый ряд дополнительных белков, Xist-РНК облепляют хромосому, соединяясь с ней на множестве участков, и блокируют транскрипцию генов. Впрочем, многие детали инактивации Х-хромосомы остаются загадкой, и даже белки-партнеры SPEN были определены лишь несколько лет назад.

Среди них оказался и белок SPEN, участвующий в регуляции работы генома. Его исследовали ученые из головного отделения Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге. Статья Эдит Хёрд (Edith Heard) и ее команды опубликована в журнале Nature, коротко об этой работе рассказывается в пресс-релизе EMBL.

Авторы проводили эксперименты с эмбриональными стволовыми клетками, в которых активность SPEN была подавлена. Работа продемонстрировала, что инактивации Х-хромосомы при этом не происходит. Затем и в экспериментах на живых моделях было показано, что белки-супрессоры SPEN критически необходимы для подавления активности многих генов. За их работой ученые проследили с помощью флуоресцентных меток.

Механизм работы SPEN. Белок распознает промоторы («стартеры») и энхансеры («усилители») работы активных генов, а также связанные с ними белки (РНК-полимераза Pol II). Комплекс Xist/SPEN связывается и привлекает в работу белки для окончательного «выключения» гена, после чего отсоединяется / ©Dossin et al., 2020, Nature

Как только запускается Xist, SPEN образует комплекс с ее РНК. Этот комплекс распознает активно действующие гены Х-хромосомы и связывается с ними. Он узнает такие участки в том числе по характерным белковым комплексам, которые обеспечивают транскрипцию активных генов — таких как РНК-полимераза II. Важнейшую роль в этом взаимодействии играет чрезвычайно древний участок белка SPEN — домен SPOC.

«Усевшись» на ДНК, Xist/SPEN стимулирует связывание белков следующего этапа инактивации, таких как комплекс NuRD. Эти белки производят ремоделирование хроматина, меняя «упаковку» ДНК и — в результате — ее активность. В дело может вступать и гистонацетилаза HDAC3, которая удаляет ацетильные группы, служащие маркерами активно работающих генов. Наконец, регуляторные молекулы отсоединяются, а соответствующие гены на Х-хромосоме остаются «выключенными» на всю оставшуюся жизнь.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Скопировать ссылку

какие бывают трисомии? — Рамблер/женский

СодержаниеТрисомии — хромосомные болезниСиндром Эдвардса: 3 месяца жизниСиндром Патау: несчастливая хромосомаСиндром Дауна: солнечные детиДругие трисомииЛечение трисомий

Человеческий организм — не машина, и в нем случаются сбои на всех уровнях: от органного до молекулярного. Особенно опасны некоторые поломки в геноме. Природа обеспечила наш вид защитными механизмами: даже если зачатие плода с тяжелыми генетическими аномалиями произойдет, с высокой долей вероятности в I триместре организм избавится от него. Но существуют тяжелые геномные патологии, при которых дети рождаются живыми, и тогда только от врачей и окружающих людей зависит, как этот ребенок проживет свою, иногда очень короткую, жизнь. В Международный день людей с синдромом Дауна MedAboutMe разбирается, какие виды трисомий, кроме синдрома Дауна, существуют и какие шансы у таких детей на выживание.

Трисомии — хромосомные болезни

Хромосомы у людей бывают двух типов: половые хромосомы, которые различаются у мужчин (XY) и женщин (XX), и аутосомы — парные хромосомы, имеющиеся у обоих полов. Для правильного развития человека, начиная с момента зачатия, важно все: и правильность строения хромосом, и их количество. Если нарушено строение, говорят о хромосомных мутациях, а если количество не соответствует норме — то о мутациях на уровне генома. Хотя отдельные хромосомные нарушения встречаются нечасто, а некоторые из них смело можно отнести к редким заболеваниям, все же в целом хромосомные аномалии фиксируются у 6-7 новорожденных из каждой тысячи.

Подавляющее большинство числовых нарушений хромосомного набора приводит к аномальному развитию плода, и организм избавляется от такого эмбриона на ранних сроках. Эксперты утверждают, что четверть спонтанных выкидышей в I триместре — это как раз результат трисомий. Но при некоторых видах анеуплоидии (утрата или, наоборот, появление дополнительной хромосомы) женщины донашивают ребенка до рождения.

Нас интересуют трисомии аутосом — ситуации, когда имеется дополнительная хромосома. Чаще всего это происходит на стадии образования яйцеклеток и сперматозоидов из-за неполного расхождения хромосом, но бывают и другие механизмы развития данной патологии. Согласно последним данным, существует даже мутация, которая существенно повышает риск передачи аномального числа хромосом потомству. В итоге, когда после оплодотворения наборы хромосом отца и матери объединяются, получившаяся клетка будет иметь трисомию — одну хромосому, как и положено, от одного родителя, и две хромосомы под тем же номером — от другого.

Трисомии могут возникать по любой из 22 аутосом человека. Но только для семи из них возможно рождение живого младенца, это 21, 18, 13, 14, 8, 9 и 22 хромосомы. В остальных случаях плод не выживает — ученые обнаруживали такие нарушения только при самопроизвольных выкидышах.

Все случаи трисомий выявляются сразу после рождения малыша. Такие дети обладают характерными чертами внешности, обычно имеют многочисленные и выраженные пороки развития, как внешних, так и внутренних органов, у них отмечается значительная задержка психомоторного развития и существенные дефекты интеллекта. Дети с большинством трисомий живут очень недолго.

Синдром Эдвардса: 3 месяца жизни

Синдром Эдвардса — результат трисомии по 18 хромосоме. Это редкое заболевание, которое встречается с частотой 1:2500-6766 среди живорожденных детей. Девочки с синдромом Эдвардса рождаются в 3 раза чаще, чем мальчики. Также доказано, что с возрастом матери риск рождения ребенка с этим заболеванием растет, впрочем, не так сильно, как в случае синдрома Дауна. Вероятность родить малыша с синдромом Эдвардса у женщин старше 45 лет составляет 0,7%.

В 70% случаев трисомии по 18 хромосоме происходит самопроизвольный выкидыш еще в I триместре беременности. Половина живорожденных детей погибает в течение первой недели жизни. Лишь 5% доживают до своего первого дня рождения. Но при этом у них обычно наличествуют множественные тяжелые пороки развития, включая скелетные и черепно-лицевые аномалии, разнообразные патологии сердца и магистральных сосудов, нарушения развития пищевода, мочевыводящей системы, желудочно-кишечного тракта. Живут такие дети в среднем не более 3 месяцев, некоторые доживают до года.

Синдром Патау: несчастливая хромосома

Синдром Патау развивается при трисомии по 13 хромосоме, которая встречается в 1 случае на 7-14 тысяч новорожденных младенцев. Мальчики и девочки с синдромом Патау рождаются с одинаковой частотой. Существует связь между риском зачатия малыша с трисомией по 13 хромосоме и возрастом матери.

Младенцы, которым удалось дожить до появления на свет, имеют многочисленные тяжелые пороки развития. Это патологии центральной нервной системы вкупе с микроцефалией, болезни глаз, деформация и недоразвитие лицевых отделов, в 80% случаев — тяжелые пороки развития сердца и сосудов, полидактилия, болезни поджелудочной железы и селезенки, почек и половых органов. У детей отмечается задержка умственного развития и глубокая идиотия. Раньше подавляющее большинство детей умирало еще до 1 года. Но сегодня, по мере развития медицины, продолжительность жизни малышей с синдромом Патау растет. В развитых странах в наше время до 5 лет доживает уже 15% детей, а до 10 лет — от 2 до 3%.

Синдром Дауна: солнечные дети

Синдром Дауна развивается при полной трисомии по 21 хромосоме. Мальчики и девочки с этой патологией рождаются с одинаковой частотой, а в среднем на свет появляется 1 ребенок с синдромом Дауна на 700 живорожденных детей. Достоверно известно, что на вероятность зачатия ребенка с такой трисомией значительное влияние оказывает возраст матери. Чем старше женщина, тем выше риски.

Как и всех обладателей трисомий, детей с синдромом Дауна отличают характерные внешние черты, по которым «солнечного» малыша можно узнать, вне зависимости от его национальности. Как и в случае других хромосомных болезней из этой группы, такие дети имеют множество патологий, нарушения умственного развития и определенных физиологических особенностей. Но, в отличие от других анеуплоидий, эта патология может развиваться без тяжелых пороков внутренних органов. И тогда такие дети имеют все шансы прожить достаточно долгую жизнь — до 60-65 лет, хоть и демонстрируя признаки раннего старения. Такой срок, сравнимый с продолжительностью жизни здорового человек — победа современной медицины, науки и, конечно, показатель развития общества, ведь еще 30-35 лет назад средняя продолжительность жизни человека с синдромом Дауна не превышала 25 лет.

Вырастая, люди с синдромом Дауна способны и сами заводить детей. Большинство мужчин бесплодны, но не все, а среди женщин могут иметь детей примерно половина. И каждый второй ребенок, рожденный матерью с трисомией по 21-й хромосоме, будет здоровым.

Другие трисомии

Другие трисомии, при которых дети имеют шанс родиться живыми, не столь известны, как вышеперечисленные три синдрома:

Трисомия по 8 хромосоме: встречается в 1 случае на 50 тысяч успешных родов. Среди проявлений патологии — макроцефалия, аномалии скелета, врожденные пороки развития мочевой системы, пороки сердца и сосудов, задержка речевого и психомоторного развития. Известны случаи, когда люди с такой патологией доживали до 17 лет. Трисомия по 9 хромосоме: микроцефалия, тяжелые нарушения опорно-двигательного аппарата, патологии сердца и сосудов, почек, желудочно-кишечного тракта. Большинство таких детей погибает в возрасте до 4 месяцев. Трисомия по 14 хромосоме: микроцефалия, пороки сердечно-сосудистой системы, тяжелые патологии почек, астма и заболевания кожи. Хотя обычно такие дети умирают достаточно рано, известны случаи, когда люди с трисомией по 14 хромосоме доживали до 13 лет. Трисомия по 22 хромосоме: рождение детей с такой патологией — большая редкость. По частоте выкидышей в I триместре эта анеуплоидия стоит на втором месте (после трисомии по 16 хромосоме). Смерть ребенка наступает обычно после рождения или в течение ближайших недель. Лечение трисомий

Пока генетические заболевания такого плана не лечатся. Однако ученые уже говорят о потенциальной возможности лечить трисомии путем генной инженерии. Например, можно было бы использовать аденовирус, как транспорт для доставки в конкретный участок лишней хромосомы гена, способного привести к ее утрате (и такой ген уже известен, по крайней мере, для 21 хромосомы). В другом варианте рассматривается возможность активизации точечных мутаций, включающих этот ген при его наличии.

По мнению экспертов, не так уж много времени осталось до момента, когда можно будет избавлять людей с такими синдромами хотя бы от тяжелых сопутствующих болезней. Например, людям с синдромом Дауна, страдающим о лейкемии, можно будет вводить «исправленные» стволовые клетки, которые способны к производству здоровых и не склонных к болезням клетки.

Неожиданный эффект дает лечение болезней сердца, которые очень часто развиваются у детей с трисомиями. У 40% детей с синдромом Дауна отмечаются врожденные пороки сердца. Когда-то это состояние было дополнительным фактором риска преждевременной смерти человека. Но в наше время такие дети получают операцию на сердце, а вместе с ней возможность жить и в значительном числе случаев быть полноценными членами общества.

В прошлом году американские ученые выступили с заявлением о необходимости проведения операций на сердце также детям с трисомиями по 13 и 18 хромосомам, то есть с синдромами Патау и Эдвардса. Из-за того, что продолжительность жизни таких малышей невелика, обычно они получают лишь симптоматическую поддерживающую терапию. Считается, что не имеет смысла делать серьезную операцию на сердце, если в течение нескольких месяцев ребенок все равно умрет. Однако врачи собрали статистику по тем детям, которые все же такую операцию получили. Оказалось, что при этом срок их жизни увеличивается на 33-67% — дети стали доживать до 2-х лет и более. Особенно выраженным эффект оказался для синдрома Эдвардса. Исследователи заявили, что это повод пересмотреть принципы проведения операций на сердце детям с трисомиями — ведь для многих родителей это шанс провести со своим ребенком не 2 недели, а 2 года.

Аутосома — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Женский набор хромосом: 22 пары аутосом и пара половых хромосом ХХ Мужской набор хромосом: 22 пары аутосом и пара половых хромосом ХY

Аутосомами у живых организмов с хромосомным определением пола называют парные хромосомы, одинаковые у мужских и женских организмов. Иными словами, кроме половых хромосом, все остальные хромосомы у раздельнополых организмов будут являться аутосомами. Наличие, число копий и структура аутосом не зависят от пола данного эукариотического организма[1].

Аутосомы обозначают порядковыми номерами. Так, у человека в диплоидном наборе имеется 46 хромосом, из них — 44 аутосомы (22 пары, обозначаемые номерами с 1-го по 22-й) и одна пара половых хромосом (XX у женщин и XY у мужчин).

Аутосомно-доминантное и аутосомно-рецессивное наследование болезней и неблагоприятных признаков обусловлены мутациями генов, локализованных в аутосомах. Из 94 наиболее распространённых нарушений в геноме человека, вызывающих проблемы со здоровьем, 77 приходится на аутосомы: 45 нарушений в аутосомах характеризуются полным доминированием (косоглазие, дальнозоркость), 6 нарушений проявляют неполное доминирование (безглазие, эллиптоцитоз), остальные 26 нарушений — аутосомно-рецессивные (альбинизм, галактоземия). Таким образом, в количественном отношении доминантных генетических заболеваний, передающихся через аутосомы, больше, чем рецессивных.[2]

Аутосомно-доминантные заболевания часто передаются по наследству от больных родителей к их детям, имея семейный характер. Ребёнок, рождённый от гетерозиготного носителя доминантной мутации (если второй родитель не имеет аналогичного генетического нарушения), с вероятностью 50 % будет больным.[2]

ХРОМОСОМНЫЙ НАБОР - это... Что такое ХРОМОСОМНЫЙ НАБОР?


ХРОМОСОМНЫЙ НАБОР
— совокупность хромосом, свойственная клеткам данного организма. Различают два типа X. в.: гаплоидный — в зрелых половых клетках и диплоидный — в соматических клетках. При оплодотворении объединяются два гаплоидных X. н., привносимых мужской и женской гаметами, вследствие чего образуется зигота с диплоидным X. в. При мейозе снова происходит редукция диплоидного числа хромосом вдвое и образование гамет с гаплоидным X. в. Если изменения числа хромосом не кратны основному числу, X. в. называется гетероплиидиым (напр., организмы, у которых в диплоидном X. в., отсутствует одна хромосома, называются моносомиками).

Словарь ботанических терминов. — Киев: Наукова Думка. Под общей редакцией д.б.н. И.А. Дудки. 1984.

  • ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
  • ХРОМОСОМЫ

Смотреть что такое "ХРОМОСОМНЫЙ НАБОР" в других словарях:

  • ХРОМОСОМНЫЙ НАБОР — совокупность хромосом, заключенных в каждой клетке организма. В половых клетках диплоидных видов содержится гаплоидный (одинарный) хромосомный набор, в котором хромосома каждого типа встречается только один раз; в большинстве соматических клеток… …   Большой Энциклопедический словарь

  • хромосомный набор — Специфичный для данной особи, группы особей, вида гаплоидный хромосомный комплекс, часто представляемый в виде идиограммы. [Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо русский толковый словарь генетических терминов 1995 407с.] Тематики генетика EN… …   Справочник технического переводчика

  • Хромосомный набор — * храмасомны набор * chromosome set or ch. complement or chromotype совокупность хромосом, свойственная клеткам данного организма (особи, расы или вида). Различают два типа Х. н.: а) гаплоидный (n или х) в зрелых половых клетках и б) диплоидный… …   Генетика. Энциклопедический словарь

  • хромосомный набор — совокупность хромосом, заключённых в каждой клетке организма. В половых клетках диплоидных организмов содержится гаплоидный (одинарный) хромосомный набор, в котором хромосома каждого типа встречается в единственном числе; в большинстве… …   Энциклопедический словарь

  • хромосомный набор — chromosome complement (set), chromotype хромосомный набор. Cпецифичный для данной особи, группы особей, вида гаплоидный хромосомный комплекс, часто представляемый в виде идиограммы <idiogram>. (Источник: «Англо русский толковый словарь… …   Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

  • хромосомный набор — chromosomų rinkinys statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Ląstelės branduolio chromosomų visuma. atitikmenys: angl. chromosome set rus. хромосомный комплекс; хромосомный набор …   Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas

  • ХРОМОСОМНЫЙ НАБОР — Число хромосом, характерное для особи, расы, вида. У диплоидных организмов различают гаплоидный набор, представляющий число хромосом, привнесенных одним из родителей при оплодотворении, и диплоидный набор, состоящий из двух гаплоидных наборов… …   Термины и определения, используемые в селекции, генетике и воспроизводстве сельскохозяйственных животных

  • Хромосомный набор — Рис. 1. Изображение набора хромосом (справа) и систематизированный женский кариотип 46 XX (слева). Получено методом спектрального кариотипирования. Кариотип совокупность признаков (число, размеры, форма и т.д.) полного набора хромосом, присущий… …   Википедия

  • Хромосомный набор —         совокупность хромосом (См. Хромосомы), заключённая в ядре любой клетки тела растительного или животного организма; характеризуется постоянным для каждого биологического вида числом хромосом, определённой их величиной и морфологическими… …   Большая советская энциклопедия

  • ХРОМОСОМНЫЙ НАБОР — совокупность хромосом, заключённых в каждой клетке организма. В половых клетках диплоидных организмов содержится гаплоидный (одинарный) Х.н., в к ром хромосома каждого типа встречается в единств. числе; в большинстве соматич. клеток большинства… …   Естествознание. Энциклопедический словарь



Смотрите также