محافظت از کروموزوم Y آسیب پذیر در ابتدای توسعه

ویرایش شده توسط لیزا لاک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

مشخص است که کروموزوم Y که جنسیت مذکر را اعطا می کند، علیرغم اندازه کوچکش، نقش بزرگی در رشد و سلامت دارد. با افزایش سن سلول ها اغلب کروموزوم های Y خود را از دست می دهند که با بیماری هایی مانند سرطان، بیماری آلزایمر و بیماری قلبی مرتبط است.

جیمز ترنر، مدیر آزمایشگاه بیولوژی کروموزوم جنسی کریک می گوید: «کروموزوم Y با تقسیم سلولی آسیب پذیر است و عواقبی برای سلامتی دارد. اما چه اتفاقی می‌افتد اگر در اولین روزهای رشد که نیاز به تغییر جنسیت نر در جنین باشد، از بین برود؟

اگر یک کروموزوم در اوایل رشد از بین برود، جنین ها معمولا زنده نمی مانند. با این حال، افراد ممکن است شرایطی داشته باشند که در آن اکثر یا برخی از سلول های آنها فقط یک کروموزوم X داشته باشند که به آن سندرم ترنر می گویند. این بر رشد و باروری تأثیر می گذارد و باعث عوارض قلبی عروقی، کلیوی و خود ایمنی می شود.

اغلب تصور می شود که سندرم ترنر با از دست دادن X دوم مرتبط است، اما همچنین می تواند ناشی از از دست دادن کروموزوم Y باشد، که ترنر معتقد است ممکن است بیشتر از آنچه قبلا تصور می شد رخ دهد.

در یک مطالعه جدید منتشر شده در Science Advances، ترنر و آگاتا زیلینسکا، محقق سابق فوق دکترا در آزمایشگاه، چگونگی محافظت جنین از کروموزوم Y را در اولین روزهای خود بررسی کردند.

زیلینسکا می‌گوید: «وقتی اسپرم و تخمک با هم ترکیب شدند، اولین تقسیم به دو سلول یک چالش بزرگ است. و کروموزوم Y با سطوح بسیار پایین پروتئینی که به حفظ تقسیم سلولی در مسیر کمک می‌کند، با وضعیت نامناسبی شروع می‌شود.

قبل از تقسیم سلولی، دو نسخه از هر کروموزوم در وسط سلول قرار می گیرند و سپس طناب هایی به نام "دوک" آنها را به داخل هر سلول جدید جدا می کند. این دوک ها به یک سکوی فرود یا سانترومر روی هر جفت کروموزوم متصل می شوند. کروموزوم Y دارای سطوح غیرمعمول کم پروتئینی است که پایه های سکوی فرود را تشکیل می دهد.

پس چگونه جنین‌هایی با دو کروموزوم جنسی ظاهر می‌شوند اگر شانس‌ها در مقابل Y باشد؟

برای پی بردن به این موضوع، Zielinska کروموزوم‌های موجود در زیگوت‌های موش (اولین سلولی که هنگام ترکیب شدن اسپرم و تخمک شکل می‌گیرد) را در طول اولین تقسیم آن‌ها برچسب‌گذاری کرد. او کروموزوم ها را در حال تکثیر، ردیف شدن در مرکز و تقسیم شدن به دو سلول جدید در زیر میکروسکوپ ثبت کرد. در شرایط عادی، اکثر جفت های کروموزوم Y در اولین تقسیم بندی از هم جدا شدند.

Zielinska حفاظت هایی را کشف کرد که به جفت های آسیب پذیر Y کمک می کند تا با موفقیت از هم جدا شوند، از جمله نیروهای دوکی متعادل، که به این معنی است که Y تحت کشش کمتری نسبت به سایر کروموزوم ها قرار دارد.

اما اگر سلول‌ها حتی تحت فشار خفیف قرار می‌گرفتند و با تضعیف دوک‌ها شبیه‌سازی می‌شدند، داستان متفاوت بود. زیلینسکا می‌گوید: «جفت‌های کروموزوم Y اغلب در ردیف قرار نمی‌گیرند و در عوض در اطراف دوک شناور می‌شوند. به‌طور مشخص، احتمال تصحیح این خطا قبل از تقسیم، رویان‌ها 2.5 برابر کمتر از سایر کروموزوم‌ها بود». "این نشان می دهد که یک پنجره باریک وجود دارد که جفت Y به راحتی جدا می شود."

سپس، Zielinska یک سلول XY و یک XO را با هم ترکیب کرد تا یک مدل جنین "موزاییک"، حاوی مخلوطی از سلول‌ها با و بدون کروموزوم Y را تشکیل دهد. این جنین ها کوچکتر از جنین های کاملا XY بودند. علاوه بر این، با گذشت زمان، سلول‌های XY شروع به رقابت با سلول‌های XO کردند و به تدریج تعادل را به سمت سلول‌های دارای هر دو کروموزوم جنسی تغییر دادند. زیلینسکا می‌گوید: «به وضوح تلاش می‌کند تا از دست دادن کروموزوم Y را با ترجیح دادن سلول‌های دارای X و Y جبران کند.

این نشان می‌دهد که جنین‌های بیش از حد انتظار ممکن است به‌عنوان موزاییکی از سلول‌های XO و XY شروع شوند، اما جنین در حال رشد ممکن است بتواند تا حدی با اولویت‌بندی سلول‌های XY جبران کند. در سندرم ترنر، این اصلاح ممکن است ناقص باشد. ترنر در پایان می‌گوید: «به‌رغم آسیب‌پذیری Y، جنین به وضوح توانایی قابل‌توجهی برای محافظت در برابر از دست دادن کروموزوم جنسی دارد.

اکنون هدف آزمایشگاه شناسایی استرس‌هایی است که کروموزوم Y را برای تکمیل اولین تقسیم‌بندی حیاتی‌اش سخت‌تر می‌کند.

ترنر می گوید: «ما همچنین دوست داریم بدانیم که چگونه از دست دادن کروموزوم X دوم در سایر موارد سندرم ترنر رخ می دهد. "به طور کلی تر، این کار به ما امکان می دهد تا تأثیر تغییرات کروموزوم های جنسی را از مراحل اولیه رشد تا سلامتی در سال های آخر زندگی خود روشن کنیم. این چیزی است که ما اکنون با همکاری آزمایشگاه ادیت هرد در کریک در حال بررسی بیشتر هستیم."

Agata P. Zielinska و همکاران، ناپایداری کروموزوم Y در جنین اولیه موش، Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aej3098

لیسانس تاریخ هنر، کارشناسی ارشد فرهنگ مادی. سردبیر سابق موزه، پیراپزشک و هماهنگ کننده پیوند. ویرایش برای Science X از سال 2021. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →