Jak se mladé pohlavní chromozomy brání degeneraci? Vědci z Brna a Olomouce usvědčili epigenetiku

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 bylo publikováno v prestižním časopise Nature Plants.

Jak živočichové a rostliny kompenzují degeneraci chromozomu Y?

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 dr. Roman Hobza z Biofyzikálního ústavu Akademie věd ČR v Brně.

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 dr. 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,“ doplňuje dr. Roman Hobza, „naše předběžné analýzy naznačují, že by v pozadí mohly stát epigenetické změny, například metylace DNA.“