Плацента — исключительно женский орган, имеющийся в организме у всех самок млекопитающих, а также некоторых рыб. Он служит средством сообщения организмов матери и её плода, когда последний ещё находится на стадии внутриутробного развития.

Удивительно, но плацента строится благодаря генам отца. К этому выводу пришли исследователи из университета Корнелла (Cornell University).

Как правило, гены работают в парах: ребёнку достаётся по одной хромосоме от каждого родителя. Но 1% генов млекопитающих может «выбирать сторону». Этот феномен называется геномным импринтингом — экспрессия таких генов осуществляется в зависимости от пола родителя, от которого он поступил. Импринтинговые гены используют специальные молекулы, которые крепятся к ДНК и подавляют экспрессию одних генов, позволяя работать другим.

К примеру, у мышей биологи обнаружили только 100 генов с импринтинговой экспрессией. Чтобы разобраться в том, как этот феномен проявляется у других видов животных, профессор молекулярной биологии Сюй Ван (Xu Wang) и его коллеги решили провести эксперимент на лошаках и мулах. Первые являются гибридами жеребца и ослицы, а вторые — гибриды осла и кобылы.

«Это первая работа, которая направлена на изучение импринтинговых генов млекопитающих, отличных от мышей», — говорит Ван.

Поскольку геномы лошади и осла отличаются приблизительно раз в 200 пар оснований (эти отличия называются однонуклеотидными полиморфизмами, вклады матери и отца вычислить несложно. Исследователи выделили семь тысяч родительских генов, из которых импринтинговыми оказались 93. У человека таких генов сорок, и 15 из них экспрессируются схожим с лошадями образом.

«Остальные 78 генов были импринтированы лишь частично, не на 100%», — добавил Ван.

Самым интересным открытием в этом исследовании было то, что подавляющее большинство частично импринтированных генов экспрессировались как отцовские, но после того, как учёные проанализировали транскриптом зародышевых тканей, эта экспрессия исчезла.

Тем не менее, и у мышей, и у лошадей отцовские импринтинговые гены выполняли наибольшую часть работы в формировании плаценты в организме матери. Генетики полагают, что геномный импринтинг в плаценте матери является вспомогательным механизмом адаптации организма плода к внешним условиям в период внутриутробного развития.

«Ещё эксперименты на мышах показали, что даже если бы вся ДНК передавалась только от матери, то плод развивался бы хорошо, но плацента бы не формировалась. Это своеобразное разделение труда двух родителей: отцовские гены строят плаценту, а материнские — зародыша», — поясняет Ван.

Коллега Вана и соавтор исследования Дуглас Антцзак (Douglas Antczak) считает, что это исследование объясняет так называемый «эффект прародителя по материнской линии».

«Некоторые гены передаются только через поколение, от бабушек и дедушек к внукам. Например, «гены скорости» у скаковых лошадей. К тому же, они передаются внукам в зависимости от того, какого они пола. Поэтому зачастую дети очень быстрых лошадей скачут довольно посредственно, а внуки наследуют этот «дар», а точнее импринтинговые гены», — поясняет Антцзак.

Исследования таких генов млекопитающих помогут также в понимании различных человеческих заболеваний, таких как гигантизм, карликовость, некоторые неврологические расстройства и неполноценное половое развитие, виной которым и является этот генетический феномен.

О результатах работы учёных из Корнелла можно почитать в их статье, опубликованной в журнале PNAS.