Половая детерминация (SPY как фактор детерминации яичка)

Этот ген был клонирован, выделен и назван SRY. Sry (аналог гена SRY человека у мышей) экспрессируется в половых тяжах мыши между 10,5 и 12,5 днями эмбрионального развития, как раз до и во время дифференцировки яичек. Более того, делеции или мутации гена SRY человека определяются у 15-20% женщин с кариотипом 46, XY и с полной XY-дисгенезией гонад. Наиболее очевидное свидетельство, что SRY — это фактор развития яичек, это тот факт, что у мышей трансфекция гена Sry в эмбрионы с генотипом 46, XX ведет к образованию яичек и мужской дифференцировке у таких особей.
Ген SRY кодирует ДНК-связывающий белок, который содержит 80-аминокислотный домен, сходный с теми, которые были найдены в группе белков высокой подвижности (high mobility group — HMG). Этот домен связывается с ДНК в определенной специфической последовательности (А/ТАА-СААТ). Он изгибает ДНК и тем самым способствует взаимодействию между ДНК-связывающими белками, что запускает транскрипцию нижележащей последовательности генов («даунстрим гены»). Механизм действия SRY и его нижележащих мишеней не до конца изучен, но SOX9 — кандидат в даунстрим гены. На настоящий момент выявлены 4 основные клеточные функции протеина SRY. Они включают в себя индукцию дифференцировки клеток Сертоли, миграцию клеток первичной почки в половой бугорок, пролиферацию клеток полового бугорка, образование сосудистой сети в гонадах по мужскому типу с привлечением большого количества клеток эндотелия из мезонефроса. У мышей Sry способствует прямой регуляции Sox9 и устанавливает положительную обратную связь, которая активирует Fgf9 и подавляет Wnt4, что последовательно способствует образованию яичек. В отсутствие гена Sry у мышей экспрессия Wnt4 приводит к уменьшению экспрессии Sox9 и Fgf9, что приводит к образованию яичников. До настоящего времени не описано мутаций FGF9 у человека, таким образом, его роль в формировании яичек у человека еще нужно будет выяснить. Большинство мутаций, до настоящего времени описанных у женщин с кариотипом 46, XY с дисгенезией гонад, представляют собой нарушения в нуклеотидной последовательности гена SRY, кодирующего ДНК-связывающую область (бокс HMG) протеина SRY. Однако мутации, которые влияют на изгибы ДНК и на транспортировку молекул из ядра, также влекут за собой нарушения в развитии яичек.
Выявлены и другие гены, отвечающие за дифференцировку яичек человека. Гетерозиготные мутации и делеции в гене опухоли Вильмса (WT1), локализованные в регионе 11р13, приводят не только к формированию опухоли Вильмса, но и к врожденным урогенитальным аномалиям. Отключение гена Wt1 у мышей приводит к апоптозу бластемы первичной почки, что ведет к отсутствию почек и гонад. Таким образом, WT1 — регулятор транскрипции, который воздействует на бластему первичной почки на ранних стадиях развития урогенитального тракта. Гетерозиготные мутации человека ведут к синдромам Дениса-Драша и Фрейзера, тогда как протяженная делеция гена и смежной ДНК ведет к образованию опухоли Вильмса, аниридии, генитальным нарушениям, умственной ретардации — синдром WAGR.
Фактор стероидогенеза-1 (SF-1) — ядерный рецептор, связанный с регуляцией транскрипции многих генов, включая катализаторы стероидогенеза гены Р450. Недавно И.Н. Крылова и соавт. опубликовали данные, что фосфолипиды могут быть лигандами между SF-1 и ядерными рецепторами органов-мишеней и регулировать их активность. SF-1 вырабатывается как в мужском, так и в женском половых бугорках, а также в тканях, ответственных за стероидогенез, где этот фактор необходим для синтеза тестостерона. Выработка SF-1 происходит и в клетках Сертоли, где этот фактор регулирует ген антимюллерова гормона (АМГ). SF-1 кодируется геном млекопитающих, гомологичным гену дрозофилы Ftz-f1. Гомозиготное выпадение гена, кодирующего Sf-1 у мышей, приводит к апоптозу клеток полового тяжа, который дает начало надпочечникам и гонадам, в результате этого нарушается морфогенез гонад и надпочечников как у женских, так и у мужских особей. Таким образом, этот ген играет решающую роль в формировании стероид-секретирующих органов (таких как надпочечники, яички и яичники). WT1 и SF-1 активны на ранних этапах развития полового бугорка и детерминации как яичников, так и яичек. Как гетерозиготные, так и гомозиготные мутации SF-1 у людей приводят к формированию женского фенотипа у лиц с кариотипом 46, XY, что сопровождается надпочечниковой недостаточностью и дисгенезией гонад. Описаны гетерозиготные нонсенс-мутации SF-1 у лиц с женским фенотипом, генотипом 46, XY, дисгенезией гонад и нормальной функцией надпочечников. Таким образом, для всех генов, участвующих в половой дифференцировке, принципиально важным для формирования фенотипа является количество повторов генов в клетке (dosage gene).
Дисгенезия гонад у лиц с генотипом XY с развитием женского фенотипа при отсутствии поражения SRY-функции была выявлена у людей с удвоением Xp21, этот локус содержит ген DAX1 на Х-хромосоме. Мутация или делеция DAX1, который кодирует фактор транскрипции, приводит к Х-сцепленной врожденной гипоплазии надпочечников и гипогонадотропному гипогонадизму у лиц мужского пола с генотипом 46, XY. Делеция или мутация гена DAX1 не приводит к нарушению дифференцировки яичек у людей. Сходным образом удвоение гена DAX1, похоже, не затрагивает морфогенез и функцию яичников у женщин с кариотипом 46, XX. У мышей с генотипом 46, XY (гомологичные мыши) удвоение или делеция гена Dax1 приводит к изменению половой дифференцировки. Это происходит в результате снижения активности Sry, частично в результате дезактивации SOX9 в предшественниках клеток Сертоли. Таким образом, в мышиной модели количество Dax1 играет решающую роль в развитии яичников.
Ген DHH (дословный перевод «эфиопский еж») кодирует сигнальные молекулы, которые находятся на хромосоме 12q13.1 у человека. Гомологичный ген у мышей (Dhh) начинает экспрессироваться в предшественниках клеток Сертоли вскоре после экспрессии Sry в клетках Лейдига. Dhh является важным геном для развития и работы яичек у млекопитающих. В одном исследовании было выявлено, что у 3 из 6 пациентов с кариотипом 46, XY, дисгенезией гонад и нормальной экспрессией SRY имелась гомозиготная мутация гена DHH.

{module директ4}

Кампомелическая дисплазия является вариантом дисплазии скелета, ассоциированной с инверсией пола в результате дисгенезии гонад у лиц с кариотипом 46, XY. Ген, ответственный за кампомелическую дисплазию (CMPD1), находится на 17q24.3-q25.1. Мутация одной аллели гена SOX9, связанного с SRY (названный SOX потому, что у него есть бокс HMG, который более чем на 60% гомологичен таковому гена SRY), может приводить как к кампомелической дисплазии, так и к XY-дисгенезии гонад и инверсии пола. Удвоение гена SOX9 как у людей, так и у мышей приводит к инверсии пола у индивидуумов с кариотипом XX. Возможно, что SOX9 является единственным после SR Y геном, необходимым для нормальной дифференцировки мужского пола. У лиц XY с 9р- и 10q-делециями обнаруживается полное или частичное отсутствие яичек, вольфовых протоков и наружных половых органов. Гапло-недостаточность гена DMRT1 — гена, связанного с «doublesex» у дрозофилы и «МаЬЗ» у нематод — может быть ответственна за аномалии в органогенезе яичек у лиц с делециями 9р. Описаны более 22 пациентов с кариотипом 46, XY и моносомией по 9р. У этих пациентов всегда имеются стигмы синдрома 9р, такие как женские- или неопределенные наружные половые органы, наличие мюллеровых структур наряду с нитевидными гонадами или дисгенетичными яичками. Последние данные позволяют предположить, что у женщин с кариотипом 46, XX и синдромом 9р функция яичников может быть нормальной или нарушенной. У этих пациентов на локусе 10q не было выявлено ни одного гена, ответственного за реверсию пола.
Было описано, что у пациентов с удвоением 1р31—35 региона, включающем дупликацию гена WNT4, может формироваться женский фенотип при кариотипе XY. Предполагается, что развитие яичек нарушается в результате активации гена DAX1 путем удвоения WNT4, который в свою очередь блокирует активацию SF-1 и SOX9. В противоположность этому, исследования активности Wnt4 (мышиный гомолог) на трансгенных мышах показали, что избыточная экспрессия этого гена ассоциируется с подавлением синтеза тестостерона и уменьшением кровоснабжения яичек, однако не приводит к реверсии пола, как это описано у людей. Более того, у пациентов с 46, XY избыточная экспрессия WNT4 клинически проявляется гетерогенным фенотипом: от изолированного крипторхизма до женских наружных гениталий. Исследования in vitro показали, что Wnt4 снижает стероидогенез, угнетая SF-1 опосредованную транскрипцию. WNT4 экспрессируется в яичниках и определяется как важный сигнал детерминации яичников. Экспрессия Wnt4 в яичниках предупреждает миграцию стероид(андроген)-продуцирующих клеток внутрь яичников, сдерживает развитие специфичных для яичек кровеносных сосудов (целомический сосуд), очень важна для развития мюллерова протока и сохранения зародышевых клеток. У самки мыши с нулевой мутацией Wnt4 определяется недоразвитие мюллеровых протоков и зародышевых клеток, но отмечается развитие вольфова протока за счет секреции андрогенов стероид-продуцирующими клетками яичников. Wnt4 необходим также для нормального развития почки; мыши с нулевыми мутациями Wnt4 умирают вскоре после рождения от почечной недостаточности.
В литературе описана женщина с генотипом 46, XX и отсутствием структур, развивающихся из мюллерового протока (атипичный синдром Майера-Рокитанского-Кустера-Хаузера), у которой была мутация с потерей функции в гене WNT4. Ее фенотип был сходен с описанным у мышей с мутацией Writ. У пациентки была односторонняя агенезия почки и признаки гиперандрогении, проявляющейся выраженными акне, нуждающимися в анти-андрогенной терапии. Степень развития вольфова протока не определялась. Однако обследования большой когорты женщин с синдромом Майера-Рокитанского не выявили мутации WNT4.
Все больше данных говорят о том, что множество генов ответственны за развитие яичников; яичники не формируются по пути «дефолта». Ген, кодирующий фоллистатин, вероятно, действует сходно с WNT4 в органогенезе яичников. FoxL2 является предполагаемым фактором транскрипции, который у мышей в постнатальном периоде угнетает экспрессию генов в яичках, отвечающих за дифференцировку по мужскому типу. Мутации FoxL2 приводят к ХХ-трансформациям пола у «безрогих козлов», а мутации FOXL2 у пораженных женщин с кариотипом 46, XX приводят к нарушению функции яичников в сочетании с блефарофимозом или без него.