Два белка оказались ключевыми для правильной передачи генетического материала
Исследование молекулярных механизмов наследственности под руководством Нидхи Бхаллы из UC Santa Cruz привело к новому открытию: правильная передача генетического материала зависит от двух ключевых белков, которые регулируют взаимодействие хромосом при делении клеток в процессе мейоза.
При образовании яйцеклеток и сперматозоидов клетки проходят критический процесс — мейотическую кроссинговер-рекомбинацию. Этот механизм обеспечивает правильное перемешивание генетического материала между хромосомами, предотвращая ошибки, которые могут привести к выкидышам, бесплодию, врожденным дефектам и даже раку.
Идентификация двух специфических белков, играющих центральную роль в контроле того, как и где происходят эти кроссинговеры, имеет большое значение.
«30% выкидышей происходят из-за того, что у эмбриона неправильное число хромосом», — сказала Бхалла. — «Поскольку мейотическая кроссинговер-рекомбинация необходима для получения правильного числа хромосом, можно подумать, что это стабильный и предсказуемый процесс. Но на самом деле это невероятно тонкий и чувствительный механизм, который очень жестко регулируется, чтобы выглядеть простым».
Регуляторы хромосомного кроссинговера
В лабораторных исследованиях на круглом черве C. elegans команда Бхаллы обнаружила, что белок PCH-2 играет важную роль в регуляции событий кроссинговера.
Новое исследование, опубликованное в eLife, показывает, что PCH-2 контролируемо подавляет образование кроссинговера на разных стадиях деления клетки:
- Сначала он ограничивает количество потенциальных сайтов кроссинговера, предотвращая образование чрезмерного их числа слишком рано.
- Позже он обеспечивает возникновение хотя бы некоторых кроссинговеров — процесс, известный как гарантия кроссинговера.
В каждой клетке, проходящей мейоз, существуют сотни потенциальных сайтов кроссинговера, но лишь ограниченное число становится фактическими кроссинговерами. Этот процесс отбора критически важен для поддержания генетической целостности.
Исследование также показало, что PCH-2 взаимодействует с другим белком — HIM-3, который помогает организовывать хромосомы во время мейоза. Вместе эти белки тонко настраивают процесс кроссинговера, обеспечивая как эффективность, так и точность.
«Расположение кроссинговеров так же важно, как и их наличие. Если кроссинговеры происходят ближе к концам хромосом, они, как правило, менее стабильны, чем те, что расположены более внутренне», — отметила Бхалла. — «Наши результаты подчеркивают необходимость точного контроля как за количеством, так и за распределением кроссинговеров».
Влияние на здоровье человека
Одно из наиболее многообещающих применений этого исследования — разработка молекулярной диагностики. Подобно тому, как диагностика рака позволяет раннее выявление и принятие решений о лечении, открытия команды могут проложить путь к генетическим тестам, оценивающим риски бесплодия или вероятность повторных выкидышей.
Такой диагностический инструмент может предоставить важную информацию для пациентов и врачей, позволяя рассмотреть варианты вмешательства, такие как экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО), суррогатное материнство или другие методы репродуктивной помощи.
«Этот сложный, высокорегулируемый процесс обеспечивает успешное продолжение жизни из поколения в поколение», — заключила Бхалла.