77. Поиски генов гомосексуальности 1. Под подозрением оказалась хромосома Х
Частота гомосексуальности повышена среди родственников геев. Этот факт, как и данные близнецового анализа (об этом пост https://eis-gen.livejournal.com/22021.html), указывают на роль наследственности. Но какие именно геномные вариации приводят к нетрадиционной сексуальной ориентации? Исследователи уже три десятилетия пытаются найти ответ на этот вопрос. К сожалению, результаты, имеющиеся на сегодняшний день, неоднозначны и крайне противоречивы. О них и пойдёт речь в этом и последующих постах. Постараюсь, чтобы текст был максимально понятным, но предупреждаю, что это будет довольно занудное и к тому же нелёгкое «чтиво».
Исследования по этой теме отличаются по методу генетического анализа. В более ранних работах это был Linkage Analysis (анализ сцепления), сокращенно LA, а в последнее десятилетие доминирует Genome-Wide Association Study (полногеномное изучение ассоциации), сокращенно GWAS. В обоих методах используются маркеры - участки генома, имеющие два или более варианта последовательности ДНК. Однако LA и GWAS это принципиально разные методы! О каждом из них расскажу при рассмотрении конкретных исследований. Сейчас лишь отмечу, что LA проводят в семьях, имеющих родственников с изучаемым признаком (в данном случае это гомосексуальность). В GWAS родственники не только не нужны, их наоборот исключают из исследования. Для GWAS нужна группа, имеющая признак (гомосексуалы) и группа без этого признака (гетеросексуалы).
Результаты GWAS в отношении гомосексуальности не подтвердили данные, полученные с помощью LA. Однако достоверность результатов GWAS вызывает сомнения из-за не вполне корректного формирования группы гомосексуалов. В последнюю включали мужчин, положительно ответивших на вопрос анкеты: «Имели ли Вы хотя бы раз в жизни однополый сексуальный контакт?». Между тем хорошо известно, что многие люди, однозначно идентифицирующие себя как гетеросексуалы, тем не менее в какие-то периоды жизни имели единичные гомосексуальные контакты.
Так что я расскажу обо всех основных исследованиях по этой теме, как тех, что использовали LA, так и тех, что применяли GWAS .
Начну с работ американского исследователя Dean Hamer и соавторов, чьи публикации в ведущих научных журналах Science (1993 год) и Nature Genetics (1995 год) стали в своё время сенсацией:
A linkage between DNA markers on the X chromosome and male sexual orientation (Science)
Linkage between sexual orientation and chromosome Xq28 in males but not in females (Nature Genetics)
Средства массовой информации преподносили это как «открытие гена гомосексуальности». Посмотрим, что же реально было установлено.
Исследование Dean Hamer началось с изучения родословных семей 76 геев. Нужно отметить, что авторы использовали строгие критерии оценки сексуальной ориентации (по шкале Кинси). Анализ родословных позволил оценить частоты гомосексуальности среди дядей и кузенов геев отдельно со стороны отца и со стороны матери. Полученные результаты показаны в таблице (я дополнила её переводом).
Первая колонка в таблице это тип родства (Relationship); во второй приводится отношение количества гомосексуалов к общему числу родственников данного типа (Homosexual/Total), а в третьей это соотношение показано в процентах (Percent). В таблице есть слово «пробанд» (proband). Так в медицинской генетике обозначают первого родственника из семьи, который обратился к врачу или был приглашен для участия в исследовании. Помимо группы из 76 пробандов, отобранных случайным образом (Random probands) в работе использовалась также группа из 37 пар братьев, оба из которых геи (Sib-pair probands). В нижней части таблицы приводится популяционная частота (Population frequency). Этот показатель авторы взяли из своей другой работы (это частота геев среди всех дядей и кузенов лесбиянок). Частоты, которые статистически значимо отличались от популяционной, обозначены в таблице звёздочками (* для р ≤ 0.01 и ** для р ≤0.001).
Первоначально авторы проанализировали частоты гомосексуальности у родственников первой группы (Random probands). Значительное превышение имелось у братьев - 13.5%, что, впрочем, было ожидаемо. А вот среди более отдаленных родственников (дяди и кузены) повышенная частота гомосексуальности наблюдалась только со стороны матери. У родственников по отцовской линии статистически значимых отличий от популяционной частоты не было. Повышенная частота геев среди родственников по матери указывала на связь с хромосомой Х. Однако в сравнении с классическим Менделевским наследованием признака, сцепленного с хромосомой Х, наблюдаемые частоты были явно ниже (к примеру, у братьев это 13.5%, а не 50%).
Авторы предположили, что среди геев есть подгруппа, гомосексуальность в которой связана с хромосомой Х. Поэтому при отборе во вторую группу (Sib-pair probands) авторы попытались увеличить долю таких семей за счет введения двух ограничений. Исключались семьи, в которых геями были отец и сын (отец не передает сыну хромосому Х), а также семьи, в которых было больше чем одна лесбиянка. Поясню последнее. Возьмём для примера дальтонизм - нарушенное цветовое восприятие, вызванное мутантным геном на хромосоме Х. Дальтонизм у мужчин значительно чаще, чем у женщин. Это связано с тем, что у мужчин только одна хромосома Х и если она с мутантным геном, то дальтонизм неизбежен. А вот у женщин две хромосомы Х и если мутантный ген есть на одной, то нормальный ген на второй все компенсирует и нарушения цветового зрения не будет. Женщина будет дальтоником в тех редких случаях, если её обе хромосомы будут с мутантными генами, то есть её отец тоже дальтоник. Именно поэтому большое число лесбиянок в родословной не соответствует признаку, сцепленному с хромосомой Х.
Анализ частоты геев среди родственников группы Sib-pair probands выявил ту же закономерность - повышение частот только по материнской линии. Похоже, что использовавшиеся при отборе ограничения сыграли свою роль и частоты возросли по сравнению с первой группой (у дядей по матери с 7.3% до 10.3%, а у кузенов по матери с 7.7% до 12.9%).
В некоторых (но не во всех!) семьях гомосексуальные родственники вообще имелись только со стороны матери. В статье приведены родословные таких семей (рис.1). Для тех, кто не знаком c обозначениями, используемыми в родословных, я сделала пояснение для одной из семей - DH99002 (в рамке справа).
Рис.1
В семье DH99002 показано три поколения (I, II, III). Квадратами обозначены мужчины, кружками женщины, в случае наличия у них изучаемого признака (гомосексуальности), символ заполнен черным цветом. Пробанд находится в поколении III, справа от него его родная сестра. В этом же поколении показаны двоюродные братья и сестры (кузены и кузины). Те, кто родственны по отцу, находятся слева, а родственные по матери справа. В поколении II показаны отец и мать пробанда, а также его дяди и тёти (слева по отцу, справа по матери). В отличие от пробанда для его кузенов и кузин показан только тот родитель, который находится в кровном родстве с родителями пробанда. Поколение I это дедушка и бабушка пробанда по материнской линии, а также брат бабушки. Таким образом, в этой семье есть геи в трёх поколениях - пробанд, его дядя и брат бабушки по линии матери.
Ещё одно пояснение по семье DH99002 (нижняя на рис. 1). В ней 7 геев в трёх поколениях (VI,V, IV). В поколении II мужчина был женат сначала на одной сестре, потом на другой и у них было три дочери. Все 7 геев являются потомками этих трех дочерей.
Подобные родословные и повышенная частота геев по материнской линии указывали на то, что в хромосоме Х есть ген/гены, с которыми связана гомосексуальность некоторых (но далеко не всех) геев. В следующем посте я расскажу, как Dean Hamer с соавторами с помощью анализ сцепления установили место нахождения этих генов - Xq28. Что означает Xq28, разъяснит Рис. 2, на котором показана хромосома Х с её специфическими светлыми и темными полосками (они видны после специальной окраски). Более короткое плечо хромосом обозначается как p, а более длинное как q. На каждом плече хромосомы Х есть зона 1 и 2, а внутри каждой из них еще дополнительное деление, также обозначаемое цифрами. Участок q28 находится на конце длинного плеча.
Рис.2
Надеюсь, найдутся такие, кто дочитал этот опус до конца. Но это ещё не всё. Продолжение следует...
EIS-Gen