Невеликий фрагмент ДНК розміром всього в кілька сотень генетичних «букв» допомагає ембріону стати хлопчиком.
Питання в назві може здатися ми дивним: ми всі прекрасно знаємо, що чоловіча ДНК - це Y-хромосома. Але не все так просто. Дійсно, на Y-хромосомі є ген SRY, який запускає розвиток чоловічих ознак. За замовчуванням будь-який людський ембріон готовий перетворитися дівчинку, але SRY на чоловічому «ігреку» робить із зародка хлопчика. Однак буває так, що дитина отримує Y-хромосому, і SRY в ній нормальний, не мутантний, але раптово з зародку виходить не хлопчик, а дівчинка, або ж все-таки хлопчик, але з аномаліями в розвитку чоловічих статевих органів.
Ген SRY працює не один. Він кодує білок, який працює як транскрипційний фактор - тобто управляє активністю інших генів. Зокрема, він включає ген Sox9, який у людини сидить вже не в «ігреці», а в хромосомі 17. Білок Sox9, у свою чергу, теж транскрипційний фактор, і він включає інші гени, які контролюють формування насінників. Але, як і у всіх генів, активність Sox9 залежить від особливих генетичних регуляторів - спеціальних послідовностей в ДНК, що визначають, як буде працювати підвідомчий їм ген.
Одні з найпоширеніших регуляторів називаються енхансерами. Їх у геномі налічують близько мільйона. Нагадаємо, що генів у людини приблизно 21 тисяча, тобто енхансерів-регуляторів набагато, набагато більше. Енхансери працюють не самі по собі, вони служать місцем зв'язування спеціальних білків. Ці білки, зв'язавшись з енхансером, допомагають іншим білкам, які займаються синтезом РНК на генах, сісти на потрібний ген і почати робити на ньому РНК-копії. Такі РНК-копії потім підхоплять інші молекулярні машини, що збирають білкові ланцюги відповідно до скопійованої в РНК інструкції. Чим більше РНК-копій, тобто чим енергійніше працюють синтезуючі РНК ферменти, тим активніше ген.
Енхансери можуть знаходитися досить далеко від свого гена, тобто впливають вони на нього завдяки тому, що нитки ДНК в клітці покладені в дуже складний тривимірний клубок з безліччю петель і вузлів, так що її ділянки, які знаходилися б далеко один від одного, будь ДНК прямий, як палиця, виявляються поруч; і білки, що зв'язалися з однією ділянкою, можуть вплинути на те, що відбувається на іншій ділянці. Передбачалося, що у Sox9 є один або кілька енхансерів, які розкидані за великим шматком ДНК довжиною 2 млн нуклеотидів. Але який саме енхансер включає Sox9, досі можна було тільки гадати. І ось зараз дослідникам з Інституту Френсіса Кріка і Північно-Західного університету вдалося знайти область в ДНК, яка багато в чому допомагає хлопчикам стати хлопчиками.
Енхансер для Sox9 шукали, порівнюючи між собою зони ДНК, з якими можуть зв'язуватися відповідні білки; крім того, такі зони повинні були бути відкриті для роботи, тобто ДНК тут не повинна була бути щільно запакована і недоступна для взаємодії з енхансерними білками. В ітоєг вдалося знайти шістнадцять послідовностей-кандидатів в енхансери для Sox9, а справжніми «включником» серед них виявилася ділянка довжиною 557 нуклеотидів, яка розташовується на відстані в півмільйона нуклеотидів від самого гена Sox9. Коли у мишей цей енхансер змінювали так, щоб з ним не могли зв'язуватися регуляторні білки, то активність Sox9 сильно падала, і чоловіча стать в ембріонах так і не включалася - хоча у них була нормальна Y-хромосома. Детально результати досліджень описані в Science.
Хоча експерименти ставили на мишах, очевидно, що схожим чином все працює і у людини. І в такому випадку можна подумати про те, щоб виправляти різні дефекти в розвитку статі, діючи на молекулярно-генетичні регулятори гена Sox9.