6 Minute
Diferențele între sexe în modul în care genele sunt exprimate în creier nu reprezintă un fenomen exclusiv uman. Cercetări comparative realizate pe un număr mare de specii — de la șoareci și șobolani la maimuțe și chiar la viermi nematode — arată modele recurente, părtinitoare în funcție de sex, în activitatea genelor pe parcursul dezvoltării cerebrale. Aceste descoperiri provin din studii de transcriptomică la nivel de țesut și celulă unică (single-cell RNA-seq), analize filogenetice și comparate ale genomurilor, care evidențiază cum programele moleculare se diferențiază între masculi și femele încă din etape embrionare, perinatale sau juvenile. În termeni de neurobiologie evolutivă, expresia genică diferențiată oferă un cadru pentru a înțelege cum se formează circuitele neuronale în mod distinct, cum variază sensibilitatea la semnale hormonale și cum pot apărea diferențe subtile în comportament și susceptibilitate la boli neurologice.
Shared gene signatures across species
Studiile comparative indică faptul că suite de gene care sunt exprimate mai puternic la masculi sau la femele reapar frecvent în cadrul mamiferelor. Analizele de ortologie și comparațiile dintre specii arată că multe dintre aceste „semnături” de expresie sunt conservate: aceleași gene sau gene analogice (ortologe) prezintă un pattern similar de expresie diferențiată între sexe la specii distanțate filogenetic. La primate, seturile de gene cu expresie biased către masculin sau feminin identificate la maimuțe prezintă o suprapunere semnificativă cu cele găsite la oameni, sugerând că aceste diferențe erau deja stabilite la un strămoș comun acum aproximativ 70 de milioane de ani. Conservarea acestor modele indică faptul că selecția naturală a modelat în mod repetat regularea genelor pentru a canaliza dezvoltarea creierului și comportamentul în direcții ușor distincte între sexe.
Din punct de vedere mecanistic, diferențele de expresie genică între sexe pot reflecta acțiunea coordonată a mai multor procese: distribuția diferită a receptorilor hormonali (de exemplu receptorii pentru androgeni și estrogeni), activitatea factorilor de transcriere legați de cromozomii sexuali, modificări epigenetice dependente de sex (metilare ADN, modificări ale histonelor) și diferențe în microambientul imunitar al creierului. Metodele moderne, cum ar fi transcriptomica la nivel de celulă unică, permit identificarea exactă a tipurilor celulare în care apare expresia biased — de exemplu anumite subtipuri de neuroni, astrocite sau celule microgliale. În plus, integrarea datelor de genomică comparativă cu date funcționale (studii de perturbare genetică, CRISPR, studii de dezvoltare timpurie) ajută să distingem între semnăturile care sunt pur conservate din punct de vedere filogenetic și cele care apar ca adaptări mai recente la presiuni ecologice sau comportamentale specifice.
Why the findings matter for biology and medicine
Înțelegerea expresiei genice diferențiate în funcție de sex are implicații directe pentru biologie, medicină și sănătatea publică. Multe trăsături comportamentale, aptitudini cognitive și tulburări neurologice sau psihiatrice prezintă diferențe de prevalență, debut sau manifestare clinică între bărbați și femei. De exemplu, anumite afecțiuni neurodezvoltamentale sau tulburări psiho-neurologice arată patternuri sex-specifice în ratele de diagnostic și în simptome. Dacă reglarea genică se abate între sexe în ferestre critice ale dezvoltării cerebrale, aceasta poate influența formarea circuitelor neuronale, sensibilitatea la hormoni, răspunsurile la stres și modul în care creierul reacționează la factori de mediu sau la leziuni în viața adultă. Astfel, vestigii moleculare ale diferențelor de sex pot fi relevante pentru riscul de boală, prezentarea simptomatică și eficacitatea tratamentelor farmacologice (pharmacogenomics).
Din punct de vedere clinic și al cercetării translaționale, aceste rezultate subliniază importanța includerii sexului ca variabilă biologică în proiectarea studiilor preclinice și clinice. Modelele animale, atunci când sunt analizate atent pentru expresia genică sex-biased, pot oferi perspective esențiale pentru dezvoltarea terapiilor personalizate care iau în considerare variațiile biologice între bărbați și femei. De asemenea, identificarea momentelor sensibile (critical windows) din dezvoltare, când reglarea genică diferențiată are cel mai mare impact, oferă oportunități pentru intervenții preventive sau terapeutice care țintesc procese moleculare specifice. Tehnici moderne precum single-cell transcriptomics, epigenomic mapping și studiile longitudinale integrative permit maparea precisă a momentelor și a circuitelor implicate.
Key takeaways
- Expresia genică diferențiată între sexe este larg răspândită în regnul animal, nu doar la oameni.
- Suprapunerea dintre patternurile observate la maimuțe și la oameni indică origini evolutive vechi, estimate la aproximativ 70 de milioane de ani.
- Aceste diferențe de expresie au probabil influențat, prin selecție naturală, diferențe subtile comportamentale și fiziologice între sexe.
'Identificarea acelorași semnături genetice dependente de sex la animale foarte diferite sugerează existența unui program biologic fundamental,' spune dr. Elena Martinez, neurobiolog evoluționist. 'Aceasta nu înseamnă roluri strict determinate sau „hardwired”, ci evidențiază cum evoluția reglează expresia genelor pentru a crea variație între sexe, permițând în același timp flexibilitate adaptativă în funcție de context ecologic și social.'
Cercetătorii continuă să cartografieze care gene anume determină aceste diferențe și în ce etape ale dezvoltării acționează — un demers care va rafina înțelegerea evoluției creierului, a riscurilor de sănătate specifice fiecărui sex și a abordărilor de medicină personalizată. Viitoarele studii vor combina date omice (transcriptomice, epigenomice), modele funcționale și date comportamentale pentru a lega expresia genică corelată cu sexul de fenotipuri măsurabile la nivel de organism. De asemenea, integrarea datelor comparate pe scară largă dintr-o gamă mai diversă de vertebrate și chiar nevertebrate va clarifica dacă anumite circuite moleculare sunt cu adevărat universale sau dacă unele modele sunt specifice unor linii evolutive. În fine, eforturile interdisciplinare între genetică, neurobiologie, biologie evolutivă și medicină vor facilita dezvoltarea unor strategii clinice care să recunoască și să țină cont de variabilitatea biologică sexuală, îmbunătățind diagnosticarea, prevenția și tratamentul bolilor neurologice și psihiatrice.
Sursa: sciencealert
Lasă un Comentariu