Все эмбрионы изначально мужского пола. И Y-хромосома ни при чем, так как известны и XX-мужчины. Что влияет на изменение пола зародыша, попытались выяснить эмбриологи.
ХХ-мужчины и ген Z
Долгое время ученые верили, что все женщины имеют исключительно две Х-хромосомы, а у всех мужчин есть Х и Y. И именно Y-хромосома и определяет развитие мужского организма. То есть в отсутствие Y-хромосомы у эмбриона развиваются яичники и он приобретает женский пол. Исследователи даже нашли ген в «мужской» хромосоме, который назвали SRY, его считали ответственным за формирование яичек.
Но есть случаи, когда яички развиваются даже тогда, когда присутствуют две X-хромосомы и нет ни Y-хромосомы, ни гена SRY. Открытие натолкнуло исследователей на мысль, что механизмы определения пола несколько сложнее, чем казалось раньше.
Тогда физиологи выдвинули гипотезу, в которой предположили, что развитие яичек происходит по умолчанию. А неизвестный ген, который назвали Z , нарушает этот процесс. И только тогда пол эмбриона меняется на женский и развиваются яичники.
В рамки Z-гипотезы укладывается и роль гена SRY. По мнению ученых, он блокирует ген Z и позволяет процессу идти дальше своим чередом – формировать мужской организм.
Выключатель Z-гена
Теория эта оказалась сложной и неоднозначной. Поэтому профессор биологии Хамфри Яо (Humphrey Yao) из университета Иллинойса (University of Illinois) и его коллеги из Техасского университета (University of Texas) попытались выяснить, что запускает образование молекулы, которая «отвечает» за яички или яичник. Эта молекула бета-катенин – важный регулятор роста и деления клетки. Когда она работает как регулятор транскрипции ДНК, то включает или выключает те или иные гены. Без содержащегося во многих органах и тканях бета-катенина эмбрион бы не выжил.
Яо и его коллеги знали, что и другие белки не менее важны для развития яичников. Мыши, которые испытывали в генах недостаток сигнального белка Wnt 4 или другого выделяемого белка R-spondin 1, частично теряли признаки женского пола. У них формировались яичники, но с мужскими особенностями – расположение и структура кровеносных сосудов таких яичников были как в яичках. У людей с мутациями в гене Wnt 4 тоже наблюдали подобные уродства половых органов.
Результаты работы других исследователей показали, что бета-катенин оказался очень важным для работы Wnt 4 и R-spondin 1 в тканях. Но прямого доказательства участия бета-катенина в формировании яичников так и не нашли.
Все дети зачинаются мальчиками
Чтобы найти эту зависимость, исследователи под руководством Яо вырастили эмбрион мыши, у которого бета-катенин удавалось отключить на самой ранней стадии развития гонад. К удивлению ученых, яичники сформировались. Но вместе с ними появились и структуры мужских половых органов, которые объединились в одну структуру с женскими. Вся эта «конструкция» оказалась похожей на те мутации, при которых видоизменяются и отсутствуют Wnt 4 или R-spondin 1.
Яо решил, что бета-катенин и есть регулятор образования признаков определенного пола. Чтобы проверить, как отсутствие бета-катенина затрагивает формирование клеток, исследователи повторили эксперимент на эмбрионах во время ранней стадии образования яичек.
С удивлением исследователи обнаружили, что яички прекрасно развивались и без бета-катенина. Несколько раз биологи перепроверили полученные данные, повторив эксперимент. Яички все равно нормально развивались.
Тогда исследователи постарались понять, почему бета-катенин настолько по-разному действует.
Женский механизм
Дело в том, что когда бета-катенин работает регулятором транскрипции, он проникает в ядро клетки, чтобы взаимодействовать с ДНК. При этом активизируются гены Wnt 4 и R-spondin 1 и еще один «игрок» -- фоллистатин. «Гены Wnt 4, R-spondin 1 и фоллистатин кодируют производство соответствующих белков, но непонятно, как клетка понимает, чем отвечать на этот сигнал», -- говорит Яо. И добавляет, что результаты его работы в некотором смысле поддерживают Z-гипотезу. То есть бета-катенин признается авторами эксперимента в качестве посредника, который включает Wnt 4 и R-spondin 1, что в итоге как-то подавляет развитие мужских половых органов. То есть мужчину от женщины на зародышевой стадии отделяет всего один белок. А какой точно – еще предстоит определить.
Результаты исследования опубликованы в журнале Human Molecular Genetics.
