«Молчащая» Х-хромосома дает толчок стареющему женскому мозгу
Исследователи Калифорнийского университета в Сан-Франциско, возможно, обнаружили, как женский мозг сохраняет устойчивость к старению, ответив на извечный вопрос о том, почему большинство женщин живут дольше мужчин и дольше сохраняют свои когнитивные способности.
Самки несут две X-хромосомы. Одна из них зарыта в угол клетки, называемой тельцем Барра, где она не может экспрессировать многие гены, и ученые считали, что она вообще ничего не делает.
Однако команда Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружила, что по мере того, как самки мышей достигали возраста, эквивалентного примерно 65 человеческим годам, их «молчаливая» вторая X-хромосома начинала экспрессировать гены, которые укрепляют связи в мозге, повышая познавательные способности.
«При типичном старении мозг женщин выглядит моложе, с меньшим количеством когнитивных дефицитов по сравнению с мужчинами», — сказала Дена Дубал, доктор медицины, доктор философии, профессор неврологии и заведующая кафедрой Дэвида А. Коултера по старению и нейродегенеративным заболеваниям в Калифорнийском университете в Сан-Франциско. Она является старшим автором новой статьи, которая появится 5 марта в Science Advances . «Эти результаты показывают, что молчаливая X-хромосома у женщин на самом деле пробуждается в конце жизни, вероятно, помогая замедлить снижение когнитивных способностей».
Прислушиваясь к шепоту безмолвного X.
Чтобы отследить, могут ли какие-либо гены на молчащей X-хромосоме быть на самом деле активными, Дубал сотрудничал с экспертом по геномике Виджаем Рамани, доктором философии, профессором Калифорнийского университета в Сан-Франциско и исследователем в Институте Гладстона по науке о данных и биотехнологии, а также Барбарой Пэннинг, доктором философии, профессором биохимии Калифорнийского университета в Сан-Франциско.
Ученые создали гибридных мышей из двух разных штаммов лабораторных мышей и спроектировали X-хромосому из одного штамма, чтобы она молчала. Поскольку они знали генетический код для каждого штамма, они могли отследить источник любых экспрессированных генов обратно к каждой X-хромосоме.
Затем они измерили экспрессию генов в гиппокампе — ключевой области мозга, отвечающей за обучение и память, которая ухудшается с возрастом — у 20-месячных самок мышей, которые были схожи с 65-летними людьми.
Удивительно, но в нескольких различных типах клеток гиппокампа Х-хромосома, которая должна была молчать, вместо этого экспрессировала около 20 генов. Многие из них играют роль в развитии мозга , а также в умственной отсталости.
«Старение пробудило спящего X», — сказал Дубал.
«Мы сразу подумали, что это может объяснить, как женский мозг остается устойчивым при типичном старении, ведь у мужчин нет этой дополнительной X-хромосомы», — сказала Маргарет Гадек, аспирантка программы докторантуры в Калифорнийском университете в Сан-Франциско и первый автор статьи.
Не такой уж и тихий X приводит к фактору восстановления мозга
Один из 22 генов, «избежавших» молчания на Х-хромосоме, PLP1, привлек внимание исследователей. PLP1 помогает строить нейронную изоляцию, или миелин, который окружает мозговые провода, чтобы они могли передавать свои сигналы.
У старых самок мышей в гиппокампе было больше PLP1, чем у старых самцов, что позволяет предположить, что дополнительный PLP1 из второй Х-хромосомы сыграл свою роль.
Чтобы проверить, может ли PLP1 объяснить устойчивость женского мозга, команда искусственно экспрессировала PLP1 в гиппокампе самок и самцов старых мышей. Дополнительный PLP1 обеспечил усиление работы мозга у обоих полов, и эти мыши показали лучшие результаты в тестах на обучение и память.
Дубал и ее коллеги сейчас исследуют, может ли вторая X-хромосома быть активной у пожилых женщин. У них есть основания полагать, что это возможно: анализ донорской мозговой ткани от пожилых мужчин и женщин, проведенный Катилин Касалетто, профессором неврологии в Центре памяти и старения Калифорнийского университета в Сан-Франциско, показал, что повышенный уровень PLP1 был только у женщин.
«Познание — одна из наших самых больших биомедицинских проблем, но в стареющем мозге все меняется, и Х-хромосома, очевидно, может научить нас тому, что возможно», — сказал Дубал. «Существуют ли вмешательства, которые могут усилить гены, такие как PLP1 из Х-хромосомы, чтобы замедлить ухудшение — как у женщин, так и у мужчин — по мере старения?»