Krótsze życie mężczyzn może się wiązać z „toksycznym” działaniem chromosomu Y

Biolodzy molekularni odkryli, że kobiety żyją dłużej niż mężczyźni. Ich zdaniem dzieje się tak z powodu ostatnich powtarzających się regionów w chromosomie Y, które powodują, że starzejące się komórki wytwarzają substancje zagrażające ich życiu. Wnioski naukowców zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym PLOS Genetics.

Męskie chromosomy Y zwykle składają się prawie wyłącznie z powtarzających się transpozonów - fragmentów genomów starożytnych wirusów. W młodych komórkach te odcinki DNA są blokowane przez białkowe otoczki chromosomów, ale wraz z wiekiem jego struktura słabnie.

Wszystkie ssaki, wiele gatunków ptaków i owadów wykorzystuje specjalne chromosomy do określania płci przyszłego potomstwa. Na przykład dziewczynki mają dwa chromosomy X, a chłopcy jeden chromosom X i jeden Y. Gdzie zawarte są programy wzrostu zarodków „męskich” i „żeńskich” i co je kontroluje, naukowcy jeszcze nie wiedzą.

Ostatnie badania pokazują, że w toku ewolucji ssaków chromosom Y maleje dość szybko. Oznacza to, że może całkowicie zniknąć. Amerykańscy biolodzy molekularni, kierowani przez profesor Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, Doris Bakhtrog, odkryli możliwą przyczynę zaniku chromosomu Y i jego niezwykłą rolę w procesie starzenia się samców.

Wcześniejsze eksperymenty na muchach z gatunku Drosophila melanogaster wykazały, że w chromosomach Y owadów pojawiło się wiele powtarzających się regionów, które weszły do ​​genomu swoich przodków w wyniku kontaktu z retrowirusami - transpozonami. Jeśli zostaną aktywowane, w genomie pojawiają się nowe kopie tych regionów DNA, a także różne zaburzenia w funkcjonowaniu komórek.

Naukowców interesuje rola, jaką transpozony mogą odgrywać w życiu owadów. Aby odpowiedzieć na to pytanie, biolodzy próbowali znaleźć inny gatunek much, w których chromosomach płciowych byłoby znacznie mniej lub więcej powtórzeń.

Do tej roli naukowcy wybrali gatunek Drosophila miranda. Ich chromosomy X i Y powstały stosunkowo niedawno według standardów ewolucyjnych, około 1,5 miliona lat temu. Pojawiły się w wyniku połączenia jednej z par chromosomów, wspólnych dla obu płci, z ich chromosomami X i Y. Następnie liczba transpozonów w chromosomie Y muchy gwałtownie wzrosła, podczas gdy ich liczba w chromosomie X praktycznie się nie zmieniła.

Dzięki tej funkcji genetyka była w stanie prześledzić wpływ tych powtórzeń na życie dwóch gatunków much. Prześledzili, jak zmieniała się aktywność powtarzających się regionów w chromosomach Y Drosophila miranda i Drosophila melanogaster. Równolegle naukowcy przeprowadzili podobną pracę dla chromosomów X i wspólnych regionów genomu samców i samic. Okazało się, że aktywność transpozonów w chromosomie Y samców była stosunkowo wysoka nawet w okresie dojrzewania. 

W starszym wieku gwałtownie wzrosła z powodu destabilizacji struktury białek w „otulinie” chromosomu. Jeśli naukowcy je „włączyli”, różne „śmieci” zaczęły szybciej gromadzić się w komórkach much, a ich życiowa aktywność zaczęła być zakłócana.

Takie procesy negatywnie wpłynęły na typową długość życia samców Drosophila - średnio żyły około 78 dni, a samic - ponad 98 dni. Coś podobnego, zdaniem Bakhtrog i jej współpracowników, jest charakterystyczne dla ludzi i innych zwierząt, w których chromosomach Y znajduje się wiele transpozonów.

Biolodzy mają nadzieję, że dalsze eksperymenty na muchach pomogą szczegółowo zbadać, w jaki sposób transpozony wpływają na żywotną aktywność starzejących się komórek i jak ich aktywność jest związana z chorobami starczymi, w tym demencją. Dzięki temu naukowcy będą mogli zrozumieć, jak chronić starszych mężczyzn przed „toksycznym wpływem” ich chromosomów Y na zdrowie ich komórek.