Учёные из Института цитологии и генетики СО РАН и Новосибирского государственного университета представили масштабный обзор, посвящённый изучению анеуплоидий — изменений числа хромосом или их участков. Это явление, долгое время считавшееся однозначно вредным, оказалось гораздо сложнее: у некоторых организмов оно может давать адаптивные преимущества, а у человека его последствия зависят от типа клеток и конкретных хромосом.
Анеуплоидия не всегда смертельна
У большинства организмов потеря или добавление хромосом приводит к тяжёлым аномалиям развития. Однако у дрожжей, плоских червей и некоторых патогенных грибов анеуплоидия повышает устойчивость к антибиотикам и способствует выживанию в меняющейся среде.
У человека трисомии по хромосомам 13, 18 и 21 (синдромы Патау, Эдвардса и Дауна) совместимы с жизнью, тогда как другие аутосомные анеуплоидии обычно летальны.
Половые хромосомы — особый случай
Анеуплоидии половых хромосом (например, синдромы Тёрнера (45,X) или Клайнфельтера (47,XXY)) проявляются менее severely, чем аутосомные. Это связано с механизмами компенсации, такими как инактивация одной из X-хромосом у женщин.
Компенсация на уровне белков
Клетки умеют «сглаживать» последствия анеуплоидии. Например, у дрожжей избыточные белки, кодируемые лишней хромосомой, разрушаются убиквитин-протеасомной системой.
У людей с синдромом Дауна лишь часть генов на 21-й хромосоме работает активнее, а остальные регулируются до нормального уровня.
Влияние на пространственную организацию генома
Дополнительные хромосомы могут менять архитектуру клеточного ядра, что влияет на активность генов даже на других хромосомах. Например, при трисомии 21 ухудшаются контакты между хромосомами 1 и 3.
Мозаицизм — скрытая изменчивость
Многие здоровые ткани, включая мозг и печень, содержат анеуплоидные клетки. Это может способствовать разнообразию функций, например, у нейронов.
В эмбрионах мозаицизм встречается часто, но большинство таких клеток исчезает по мере развития.
Проведенное исследование поможет улучшить диагностику генетических нарушений, включая редкие формы анеуплоидий и разработать новые подходы к лечению заболеваний, связанных с хромосомными аномалиями, а также понять эволюционную роль анеуплоидии как источника адаптаций.
Исследование опубликовано в журнале «Молекулярная и клеточная биология»
Фото: Freepik
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
