Человеческие яйцеклетки формируются ещё до рождения и могут оставаться в состоянии покоя на протяжении десятилетий, прежде чем будут использованы. Для сохранения фертильности крайне важно, чтобы в течение этого длительного периода ожидания хромосомы оставались правильно организованными. Недавно обнаруженный белок, возможно, поможет объяснить, каким образом яйцеклеткам удаётся поддерживать такую организацию.
Исследователи из Японии обнаружили белок OMC1, который, по-видимому, помогает сохранять молекулярный «клей», удерживающий копии хромосом вместе в незрелых яйцеклетках. Исследование, опубликованное в журнале Nature Aging, предполагает, что OMC1 способствует поддержанию когезии хромосом — от внутриутробного развития до взрослого возраста.
Почему хромосомы яйцеклеток уязвимы
В отличие от сперматозоидов, которые непрерывно образуются после полового созревания, яйцеклетки формируются ещё на этапе внутриутробного развития. Затем они переходят в состояние покоя, называемое диктиотенной стадией, во время которой клеточное деление приостанавливается до овуляции.
В этот период копии хромосом, образовавшиеся до приостановки деления, удерживаются вместе белковым комплексом REC8-когезин. На протяжении периода покоя этот комплекс не восполняется. По мере старения яйцеклеток когезия ослабевает, повышая вероятность того, что яйцеклетка будет содержать неправильное число хромосом. Это состояние называется анеуплоидией. Анеуплоидия является одной из основных причин выкидышей, бесплодия и хромосомных нарушений, таких как синдром Дауна.
Функции OMC1
Исследовательская группа под руководством профессора Кэй-Итиро Исигуро (Kei-ichiro Ishiguro) из Университета Тиба обнаружила ген Omc1, сравнив активность генов в незрелых яйцеклетках и мужских половых клетках. Белок получил название OMC1 — сокращение от Oocyte-specific Meiotic Chromosome protein 1 (ооцит-специфический белок мейотических хромосом 1).
Дальнейшие эксперименты показали, что OMC1 располагается на хромосомах яйцеклеток в тех же участках, что и REC8-когезин, и сохраняется там от внутриутробного периода до взрослого возраста. Когда исследователи создали мышей с отсутствующим геном Omc1, REC8 начинал исчезать с хромосом раньше обычного. Даже в молодых яйцеклетках этих мышей наблюдалось ослабление когезии хромосом и нарушения их расхождения, напоминающие те, которые чаще встречаются в более старых яйцеклетках.
Когда исследователи восстановили экспрессию OMC1 в яйцеклетках взрослых мышей, уровень REC8 на хромосомах частично восстановился, а число хромосомных ошибок уменьшилось. Это позволяет предположить, что OMC1 активно способствует удержанию REC8 на хромосомах, а не просто замедляет сам процесс старения.
Возможная связь с ранней менопаузой
Человеческим аналогом OMC1 является белок CCDC201. В предыдущих генетических исследованиях было установлено, что у женщин, гомозиготных по определённому варианту гена CCDC201, создающему преждевременный стоп-кодон, менопауза наступала примерно на девять лет раньше, чем у других женщин.
В новом исследовании учёные изучили укороченный вариант белка OMC1 у мышей, соответствующий одному из вариантов человеческого CCDC201. Усечённый белок не мог локализоваться на хромосомах яйцеклеток и не восстанавливал когезию хромосом. Это позволяет предположить, что нарушение функции OMC1 или CCDC201 может способствовать различиям в темпах репродуктивного старения, хотя полученные данные пока остаются экспериментальными.
Что это открытие означает для фертильности
Это открытие не предлагает готового метода лечения бесплодия. Исследование проводилось на мышах и в лабораторных условиях, и пока неизвестно, можно ли безопасно поддерживать уровень OMC1 в человеческих яйцеклетках или восполнять его дефицит.
Тем не менее работа выявляет потенциальный биологический механизм, лежащий в основе возрастного снижения качества яйцеклеток. Как отметил профессор Исигуро, OMC1 следует рассматривать как фактор поддержания, продлевающий срок сохранности хромосом яйцеклеток, а не как фактор, останавливающий само старение.
Если дальнейшие исследования подтвердят существование аналогичных механизмов у человека, эти результаты в перспективе могут помочь разработать подходы к оценке и защите качества яйцеклеток, а также к возможному снижению выраженности его возрастного ухудшения. Пока же исследование даёт важную подсказку в поиске ответа на один из самых давних вопросов биологии репродукции: каким образом яйцеклетка, сформировавшаяся ещё до рождения, способна сохранять целостность своих хромосом на протяжении десятилетий.
Источник: Chiba University
