女性通常有两条X染色体,其中一条在发育早期失活。
女性往往比男性寿命更长,而且随着年龄的增长,她们对认知能力下降的适应能力也更强。现在,研究人员可能已经发现了这种韧性的来源:女性细胞中的第二条X染色体,以前被认为“沉默”。
在今天发表在《Science Advances》杂志上的一篇文章中,一个研究小组报告说,至少在雌性小鼠中,衰老激活了海马细胞中通常“沉默”或失活的X染色体基因的表达,海马是大脑中对学习和记忆至关重要的区域。当研究人员给成熟的雌雄小鼠一种基因疗法来促进其中一种基因的表达时,通过它们探索迷宫的程度来衡量,它提高了它们的认知能力。假设这些结果可以在人类身上得到证实,研究小组认为,这可能意味着随着年龄的增长,女性的大脑正受到第二条X染色体的保护——这一发现可能转化为未来提高每个人认知能力的疗法。
“X染色体很强大,”雷切尔·巴克利(Rachel Buckley)说,她是查尔斯敦马萨诸塞州总医院(Massachusetts General Hospital)研究阿尔茨海默病性别差异的神经学家,没有参与这项研究。她说,这类工作正在帮助研究人员了解“女性适应力在哪里以及如何利用它”。
雌性细胞通常有两条X染色体,分别来自双亲;男性细胞通常有一条X染色体和一条y染色体。在发育早期,女性细胞中的两条X染色体中的一条失活——被各种蛋白质和RNA分子包裹,阻止其基因表达。哪一种基因是“沉默的”——也就是说它来自哪一方——是随机的,而身体中的组织是两种基因的嵌合体。
从理论上讲,女性和男性细胞都有一条活跃的X染色体,因此女性细胞具有“与男性细胞相同剂量的X染色体”,领导这项研究的旧金山加州大学医学院的神经科学家和神经学家德纳·杜巴尔(Dena Dubal)说。但科学家们发现,事情并没有这么简单。Dubal说,在人类所谓的沉默X染色体上,大约有30%的基因是活跃的——尽管这个比例在女性中有所不同。尽管如此,科学家们对不太活跃的X染色体上的基因表达是如何在身体的不同组织中变化的,或者它是如何随着年龄而变化的,知之甚少。
为了在小鼠的大脑中研究这一点,Dubal的团队培育了两种实验室小鼠,每一种小鼠都有一条X染色体。这些染色体经过改造,其中一条始终是活跃的X,另一条始终是失活的,染色体上的微小遗传差异使它们能够在实验室测试中被识别出来。然后,研究人员追踪了九种主要细胞类型中两种X染色体的活动,包括在年轻和年老小鼠的海马体中发现的神经元。