Получены самцы мышей без Y-хромосомы

Биологам удалось вывести линию мышей, самцы которых лишены Y–хромосомы, но могут вырабатывать почти нормальные половые клетки и давать почти нормальное потомство. Работа опубликована журналом Science, также о ней рассказывает пресс-релиз Гавайского университета.
Пол животного определяется набором имеющихся у него половых хромосом. Самки несут две копии Х–хромосомы (ХХ), а у самцов одна из них заменена «мужской» Y–хромосомой (XY). Однако важна не Y–хромосома сама по себе, а находящиеся на ней гены, ключевым из которых считается белковый фактор развития семенников, который кодируется геном Sry и еще на ранних стадиях эмбрионального развития запускает развитие организма по мужскому типу.
Еще в 2014 году команда профессора Гавайского университета Моники Уорд (Monika Ward) показала, что всего лишь двух генов, расположенных на Y–хромосоме у самцов мышей, достаточно для того, чтобы они развивались по мужскому типу. Как и можно было ожидать, абсолютно необходимым оказался ген Sry. Пару ему составил ген фактора пролиферации сперматогониев Eif2s3y, который играет ключевую роль в процессе формирования сперматозоидов. Белковый продукт Eif2s3y позволяет получить практически полностью сформированные половые клетки, доведя сперматогенез до этапа сперматид, гаплоидных клеток–предшественниц.
Недавно совместно с коллегами из французского Университета Экс–Марсель довели эту работу до логического конца, выведя полностью лишенных Y–хромосомы самцов мышей (XO), сперматиды которых позволили успешно получить здоровое потомство.
Ген Sry авторы заменили прямым воздействием на ген Sox9, который расположен на 11-й хромосоме и является обычной целью Sry. В норме белковый фактор развития семенников SRY воздействует на Sox9, и уже он инициирует каскад реакций, запускающих развитие по мужскому типу. Ранее было показано, что повышенная экспрессия Sox9 заставляет обычных по хромосомному набору ХХ–самок мышей развиваться в самцов. Так вышло и у ХО–самцов, у которых ученые напрямую активировали этот ген: у них формировались уменьшенные, но в целом нормальные семенники, где мог протекать сперматогенез.
Роль отсутствующего гена Eif2s3y, необходимого для этого процесса, была возложена на гомологичный ген Eif2s3x, находящийся на Х–хромосоме. Два гена чрезвычайно похожи по нуклеотидной последовательности, и ученые предположили, что оба могут играть сходную роль, а для нормального сперматогенеза важно количество их белковых продуктов. Поэтому экспрессия Eif2s3x у подопытных мышей была резко увеличена.
Несмотря на то, что полученная в результате линия ГМ–мышей XOSox9,Eif2s3x не имела Y–хромосомы, у самцов развивались семенники, в которых сперматогенез доходил вплоть до появления круглых сперматид, которые можно использовать в некоторых вспомогательных репродуктивных технологиях. Забрав эти «почти зрелые» гаметы у подопытных животных, ученые успешно оплодотворили яйцеклетки, из которых суррогатные мыши–матери вскоре принесли потомство, вполне здоровое и с нормальным сроком жизни.
Из этого потомства уже первое поколение самок и их потомки были полностью фертильны и могли размножаться совершенно самостоятельно. Фертильной оказалась и продолжавшаяся линия ХО–самцов, хотя без искусственного оплодотворения они обойтись уже не могли. «Большинство генов Y–хромосомы необходимы для развития зрелых сперматозоидов и нормального оплодотворения, – говорит Моника Уорд. – Однако если речь идет об искусственном оплодотворении, то, как мы показали, вклад Y–хромосомы уже не так уж и важен».

Роман Фишман