Долгое время считалось, что Y-хромосома — самая маленькая из человеческих хромосом, которая содержит всего 51 белок-кодирующий ген, — выполняет лишь две основные функции: определяет мужской пол и обеспечивает производство сперматозоидов. Из-за этого ее постепенная потеря клетками с возрастом воспринималась как малозначительный побочный эффект старения. Но исследования последних лет кардинально изменили мнение ученых по этому поводу.
Оказалось, что утрата Y-хромосомы — явление массовое. Около 40% мужчин в возрасте 60 лет уже имеют клетки без этой хромосомы, а к 90 годам доля таких мужчин достигает 57%. Вероятность потери ключевой мужской хромосомы повышают курение и контакт с канцерогенами. При этом хромосома исчезает не из всех клеток сразу: возникает так называемая «мозаичность» — явление, при котором одни клетки сохраняют Y-хромосому, а другие, порой расположенные рядом — нет. При этом все потомки клетки, потерявшей хромосому, тоже будут без нее, а лабораторные данные указывают на то, что такие клетки могут делиться быстрее обычных, постепенно получая численное преимущество в тканях.
Y-хромосома особенно уязвима во время деления клетки: она может случайно остаться за пределами ядра в небольшой мембранной структуре, которая затем утилизируется. Поэтому в тканях с активным делением — крови, например — клетки без Y-хромосомы накапливаются быстрее.
И это небезобидное явление. Все больше данных связывает утрату Y-хромосомы с серьезными заболеваниями: сердечно-сосудистыми патологиями, болезнью Альцгеймера, заболеваниями почек и различными формами рака. Мужчины старше 60 лет с большим количеством клеток без Y-хромосомы подвержены повышенному риску инфарктов. Потеря Y-хромосомы также связана с более тяжелым течением COVID-19, что может отчасти объяснять более высокую смертность мужчин во время пандемии.
Причина этого явления проста: оказалось, что многие гены Y-хромосомы активны не только в семенниках, как считалось долгое время, но в самых разных тканях организма. Некоторые работают как подавители опухолей, а ключевой ген SRY, например, активен в мозге и связан с болезнью Паркинсона. Кроме того, Y-хромосома содержит множество некодирующих генов, производящих РНК-молекулы, способные влиять на работу других генов.
При этом вопрос о причинно-следственной связи остается открытым: что первично, потеря хромосомы способствует болезни или наоборот, болезнь провоцирует ускоренное деление клеток, ошибки в нем и потерю хромосомы? Экспериментальные данные все чаще указывают на первый вариант — так, в одном из исследований у мышей, получивших клетки крови без Y-хромосомы, быстрее развивались возрастные патологии, в том числе, сердечная недостаточность.
Впрочем, полная расшифровка последовательности Y-хромосомы человека была завершена лишь недавно — и, по мере анализа полученной информации и углубления исследований, ученые наверняка обнаружат еще немало сюрпризов, связанных с самой маленькой хромосомой, долгое время считавшейся практически бесполезной.
Ранее ученые нашли легендарный «эгоистичный ген».