Американские биологи обнаружили молекулярный механизм, который объясняет, почему женщины реже страдают от тяжелых врожденных пороков сердца. Но у этого открытия есть и тревожная сторона: сбой в работе «предохранителя» приводит к гибели эмбриона.
Исследователи из Университета Северной Каролины выяснили, что белок DDX3X, вырабатываемый X-хромосомой, служит критической защитой для сердечной мышцы у женщин.
Поскольку у последних две X-хромосомы, уровень этого белка в клетках сердца значительно выше, чем у мужчин. Эксперименты на мышах показали, что этот белок выступает критической молекулярной страховкой, без которой развитие сердечной мышцы у женских особей становится невозможным.
Главные мысли за 1 минуту
- Белок DDX3X действует как дешифратор генетического кода, помогая клеткам собирать белки для сердечной мышцы и ритма.
- У женщин две X-хромосомы, поэтому DDX3X вырабатывается кратно больше, чем у мужчин с набором XY.
- Отключение гена DDX3X у женских эмбрионов мышей приводило к хаотичному формированию мышечных волокон и гибели зародыша.
- Мужские эмбрионы с отключенным геном развивались нормально — у них срабатывали другие механизмы.
- Открытие объясняет высокую частоту пороков сердца при синдроме Тернера (90% случаев) и мутациях DDX3X у девочек.
DDX3X: молекулярный дешифратор сердечного строительства
В центре внимания ученых оказался белок DDX3X — особый фермент, за выработку которого отвечает X-хромосома. У женщин две X-хромосомы, соответственно, в клетках их сердец этого белка синтезируется заметно больше. Исследователи провели серию экспериментов на мышах и обнаружили, что повышенный уровень DDX3X служит критически важной страховкой для женского организма.
«Работа белка DDX3X напоминает дешифратор: он помогает клетке «прочитать» самые сложные фрагменты генетического кода, чтобы организм мог беспрепятственно собирать необходимые белки, отвечающие за построение сердечной мышцы и правильный сердечный ритм».
Такая помощь особенно важна при формировании эмбриона, где любой сбой может привести к фатальным последствиям.
Когда защита исчезает: драматические последствия для женских эмбрионов
Ученые искусственно выключили ген, кодирующий белок DDX3X, и проследили за развитием эмбрионов. Результаты оказались диаметрально противоположными в зависимости от пола. Сердца развивающихся мужских эмбрионов никак не отреагировали на изменения — они родились здоровыми и развивались абсолютно нормально.
Однако у женских особей без этого белка мгновенно нарушился синтез ключевых сердечных структур. Мышечные волокна начали формироваться хаотично, сердцебиение стало прерывистым, что в итоге привело к смерти зародыша еще на стадии внутриутробного развития.
От синдрома Тернера до редких мутаций: что объясняет открытие
Исследование дает медикам ответ на давнюю клиническую загадку: почему врожденные пороки сердца проявляются у мужчин и женщин с разной частотой и степенью тяжести. Прямое объяснение получили две тяжелые патологии.
Первая — синдром Тернера, при котором девочки рождаются лишь с одной X-хромосомой вместо двух. В 90% случаев это сопровождается тяжелыми пороками сердца. Вторая — редкий синдром DDX3X, вызванный мутацией в одноименном гене. При нем проблемы с сердцем диагностируют практически исключительно у девочек.
«Эта информация дает медикам ответ на давнюю клиническую загадку: почему врожденные пороки сердца проявляются у мужчин и женщин с разной частотой и степенью тяжести».
Дальнейшие планы: поиск других белков-предохранителей
Авторы работы, опубликованной в журнале Genes & Development, намерены выяснить, существуют ли другие подобные белки-предохранители.
Понимание этих тонких генетических различий между полами, по их мнению, поможет врачам разработать персонализированные и более эффективные методы диагностики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний.