Мужские и женские клетки вырабатывают энергию по-разному
Мужчины и женщины разные, но в данном случае речь идет не о психологии, а о митохондриях — компонентах клетки, ответственных за выработку энергии. Ученые Университета Южной Калифорнии опубликовали в Proceedings of the National Academy of Sciences исследование, в котором раскрываются огромные различия в активности генов в мужских и женских митохондриях.
В исследовании изучались крошечные морские организмы веслоногие ракообразные (копеподы), но авторы уверены, что результаты имеют большое значение для медицины человека.
Митохондриальный геном этих животных очень похож на наш — те же гены, те же функции и аналогичный размер генома. Сотни заболеваний человека связаны с проблемами с митохондриями, они поражают мышцы, печень и поджелудочную железу, мозг и даже глаза и уши. Современные методы лечения этих заболеваний в основном идентичны для мужчин и женщин, но этот подход может быть ошибочен.
Ученые полагают, что митохондрии возникли как одноклеточный организм, который был поглощен около 1,5 миллиарда лет назад. Со временем эти поглощенные организмы эволюционировали и специализировались на производстве энергии для клеток-хозяев. Симбиотические отношения оказались настолько полезными, что сохранились на протяжении многих эпох эволюции. Это объясняет, почему митохондрии имеют собственный геном. Активность генов в митохондриях варьируется в зависимости от пола организма.
«Функция митохондрий может различаться у мужчин и женщин, которые обычно имеют разные энергетические потребности», — объясняет руководитель исследования Сюзанна Эдмандс.
Авторы изучали виды копепод, у которых нет половых хромосом. Половые хромосомы также вызывают половые различия, и эти эффекты трудно отделить от специфичных для пола митохондриальных. Ученые протестировали влияние всех 37 общих для копепод и человека генов митохондриального генома.
У самцов обнаружилась бОльшая активность во всех митохондриальных генах, кодирующих белки. У них также наблюдалась более высокая экспрессия ядерных и митохондриальных генов, которые взаимодействуют друг с другом, влияя на энергетический метаболизм в клетках. У самок, с другой стороны, более высокая экспрессия генов, непосредственно связанных с производством и поддержанием митохондрий. Более того, взаимодействующие митохондриальные и ядерные гены у представителей разных полов почти полностью различались.
Почему эти различия существенны? Несмотря на то, что митохондрии содержат лишь небольшую часть ДНК, существующей в ядре, исследование показало, что митохондриальные гены влияют на процессы во всех хромосомах ядра. Результаты могут помочь в разработке лечения митохондриальных заболеваний у людей, в частности, митохондриальной заместительной терапии. Этот метод предполагает замену дефектных митохондрий в яйцеклетке матери здоровыми митохондриями донора.
«Наши результаты показывают, что замена митохондрий не похожа на замену батарейки. Несоответствия между донорскими митохондриями и ядерной ДНК могут иметь последствия по всему геному», — говорит исследовательница.
