Jak se mladé pohlavní chromozomy brání degeneraci? Češi v časopise Nature

Vědci z Biofyzikálního ústavu v Brně a Ústavu experimentální botaniky v Olomouci ve spolupráci s francouzskými a švýcarskými vědci odhalili pozoruhodný mechanismus kompenzující degeneraci evolučně mladého chromozomu Y u dvoudomé rostliny silenky širolisté. Jejich zjištění publikoval prestižní časopis Nature Plants.

Pohlavní chromozomy X a Y pocházejí z jednoho páru nepohlavních chromozomů (autozomů). Třebaže na počátku své oddělené cesty byly stejné, v průběhu evoluce chromozom Y degeneruje: jeho aktivita klesá, ztrácí důležité geny a „sbírá“ opakující se úseky DNA. Jeho partner, chromozom X, svoje geny neztrácí. Aby tak nedocházelo k nerovnováze aktivity genů u samce (má chromozomy X a Y) a samice (má dva chromozomy X), vznikla řada různých mechanizmů kompenzace dávky genů – umlčení jednoho ze dvou chromozomů X u samic (u savců), zvýšení aktivity jediného chromozomu X u samců (u octomilky) nebo snížení aktivity obou chromozomů X (u háďátka).

„Zajímalo nás, zda existuje kompenzace dávky genů u dvoudomé rostliny Silene latifolia, která má na rozdíl od člověka evolučně velmi mladé pohlavní chromozomy X a Y,“ říká Roman Hobza z Biofyzikálního ústavu Akademie věd ČR v Brně.

Roman Hobza z Biofyzikálního ústavu Akademie věd ČR

Za rovnováhou aktivity genů u samců a samic stojí epigenetika

„Zjistili jsme, že při evoluci kompenzace dávky genů na pohlavních chromozomech dochází nejprve ke zvýšení aktivity genů na chromozomu X, a to u obou pohlaví, což je situace u naší unikátní silenky širolisté, a až následně v průběhu evoluce se inaktivuje jeden z chromozomů X, což lze vidět u savců, včetně člověka,“ dodává brněnský vědec. Jeho kolega a spoluautor publikace Radim Čegan dodává: „Naším objevem jsme podpořili klasickou hypotézu slavného evolučního biologa Susuma Ohna.“

Vědci zjistili, že exprese genů závisí na tom, zda geny pocházejí od otce nebo od matky, že se zde uplatňuje takzvaný „genomový (parentální) imprinting“. Geny ležící na chromozomu X měly totiž vždy vyšší expresi, jestliže pocházely od matky, než pokud byly zděděny od otce. „Stojí před námi velká výzva - zjistit, jaký je molekulární mechanismus regulace aktivity genů na chromozomu X. Naše předběžné analýzy naznačují, že by v pozadí mohly stát epigenetické změny, například metylace DNA,“ doplňuje Roman Hobza.

Na titulním obrázku pohlavní chromozomy a květy dvou druhů silenek používaných při studiu evoluce pohlavních chromozomů, kde je vidět velký chromozom Y, u něhož ještě nedošlo k fatální ztrátě genů.

Související články:

Předsedkyně na turné: Tři ústavy, tři dny

Připravil: Eduard Kejnovský, Biofyzikální ústav AV ČR ve spolupráci s Odborem mediální komunikace Kanceláře AV ČR
Foto: Archiv Romana Hobzy, Biofyzikální ústav AV ČR

Přečtěte si také

• Nádorové buňky jako zlodějky. Jak posílit imunitní systém, aby na ně vyzrál?
• Nová sloučenina chrání kostní buňky, může pomoci pacientům s cukrovkou
• Růst listů, kořenů, kvetení i rozmnožování aneb Za vším hledej hormon
• Řekni mi to vůní. Pachová komunikace řídí životy zvířat i lidí
• Luční kvítí klíčem k poznání evoluce. Vědci popsali DNA chromozomu Y
• Jak se mozek zotavuje po mrtvici? Odpovědi přináší studie českých vědců
• Čirok produkuje unikátní pyl. Může být cestou k pěstování odolnějších plodin
• Jak opravit míchu: Kristýna Kárová zkoumá možnosti obnovy nervových buněk
• Prodělali jste černý kašel? Přihlaste se do unikátní studie českých odborníků
• Jak buňky reagují na stres? Tým zpřesnil popis vzniku protistresového proteinu