美國科學(xué)家近日完成了對人類Ｙ染色體的基因測序,，發(fā)現(xiàn)這個一向被認為很脆弱的性染色體的自我保護能力比人們想象的更強,。這一成果增進了人們對男性不育癥的了解,，有助于研究更好的診斷和治療方法,。
美國麻省理工學(xué)院懷特黑德生物醫(yī)學(xué)研究所,、華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家在將于１９日出版的英國《自然》雜志上報告說,，測序結(jié)果表明,，Ｙ染色體內(nèi)部存在一種獨特的結(jié)構(gòu),，使它能夠自我修復(fù)有害的基因變異。
?。偃旧w是決定男性性別的染色體,，與多數(shù)成對存在的染色體不同，它是孤獨的一條,，沒有可以配對的“伴侶”,。正因為如此，Ｙ染色體不象成對存在的兩條染色體那樣互為“后備”,，能交換遺傳物質(zhì),，清除有害的變異、保存基因,。人們通常認為,，Ｙ染色體在基因變異中所受的損害比其它染色體大得多，因而處于退化中,，它是基因死亡的“墓場”,。一些科學(xué)家甚至認為，在５００至１０００萬年內(nèi),，人類的Ｙ染色體會完全變成垃圾,。
然而，此次的基因測序發(fā)現(xiàn),，Ｙ染色體包含著約７８個編碼蛋白質(zhì)的基因,，比原先認為的４０個左右要多。更重要的是,，Ｙ染色體內(nèi)部存在一些“回文結(jié)構(gòu)”,，有修復(fù)基因的作用。
染色體呈雙螺旋結(jié)構(gòu),，如果其中的一個區(qū)域?qū)?yīng)的染色體雙鏈上的兩段堿基序列實質(zhì)上完全相同,，但順序顛倒,，這個區(qū)域就是一個“回文結(jié)構(gòu)”,。Ｙ染色體的５０００萬個堿基對中,，約有６００萬個處于回文結(jié)構(gòu)中。最長的一段回文結(jié)構(gòu)有３００萬個堿基對,。
研究發(fā)現(xiàn),，Ｙ染色體的回文結(jié)構(gòu)容納了許多基因，由于回文結(jié)構(gòu)里的兩段對應(yīng)序列實際上相同,，因此一個基因在回文結(jié)構(gòu)的兩頭各有一個副本,。這樣，即使Ｙ染色體沒有配對的染色體可供交換遺傳物質(zhì),，也能夠在內(nèi)部完成一種“基因轉(zhuǎn)變”過程,，對基因變異進行類似的修復(fù)。
科學(xué)家說,，Ｙ染色體內(nèi)部基因轉(zhuǎn)變的發(fā)生頻率與一般染色體的基因交換頻率一樣高,。僅從父親到兒子的一代遺傳中，Ｙ染色體就會有６００個堿基對被“重寫”,。不過,，雖然回文結(jié)構(gòu)能使基因得到修復(fù)，但這種重復(fù)的結(jié)構(gòu)也使基因更易丟失,。
科學(xué)家研究認為,，Ｙ染色體回文結(jié)構(gòu)里的許多基因控制著睪丸發(fā)育，其中的基因丟失會導(dǎo)致不育癥,。據(jù)估計,，每幾千名男性中就有一人因為這種原因而不育。
Y染色體研究有新發(fā)現(xiàn)富含功能性基因具有自我修復(fù)功能
以往被普遍認為幾乎不含有功能基因的Y染色體不但含有很多功能性基因,，而且還具有自我修復(fù)功能,。同時，該研究結(jié)果還有助于對男性不育癥的進一步了解,。
Y染色體的95%由重復(fù)序列組成,，稱為“男性特異區(qū)”（male-specific region，MSY）,。以往的觀念認為,，由于MSY所含重復(fù)序列太多，所以所含有的基因數(shù)目可能寥寥無幾,。但Page等的研究卻證實了MSY是一個富含基因的區(qū)域,。Page等對MSY進行了測序和序列分析，發(fā)現(xiàn)MSY由2300萬個DNA堿基對組成,，以8個主要回文序列為主要結(jié)構(gòu),，共含有78個基因,，其中大部分基因與精子發(fā)生相關(guān)。
在精卵細胞結(jié)合的過程中,，MSY不能像其他成對染色體一樣進行信息互換,，即不能借助X-Y染色體之間的序列互換進行修復(fù)，所以可能會存在長序列多位點的突變,，最終可導(dǎo)致死亡,。Rozen等研究發(fā)現(xiàn)，Y染色體存在自我修復(fù)功能,，即Y染色體2條染色單體上相配對的回文序列之間可以進行基因交換,。Rozen認為，正是由于這種基因交換的存在,，才保存了精子發(fā)生基因的結(jié)構(gòu)和功能,。但是，這種交換也可造成堿基缺失,，從而導(dǎo)致男性不育癥,。堿基缺失是男性不育癥的最常見原因之一。
