Почему существует биологические часы? Исследование: старение снижает сцепление центромер и нарушает репродукцию

Биологи из Пенсильванского университета, изучающие репродукцию человека, определили, вероятно, основной фактор, способствующий увеличению анеуплоидии (аномального числа хромосом при делении половых клеток) с возрастом матери.

Используя естественно стареющих мышей, исследователи показали, что эта фундаментальная проблема репродуктивной жизни, скорее всего, вызвана ослаблением хромосомного сцепления (когезии). Старые ооциты (яйцеклетки) имеют резко сниженное количество белка REC8, необходимого для правильного расхождения хромосом в процессе образования яйцеклетки. Ошибки в этом процессе могут приводить к хромосомным аномалиям, таким как синдром Дауна.

Учёные обнаружили, что в яйцеклетках старых мышей кинетохоры — белковые структуры в месте расхождения пары хромосом — расположены дальше друг от друга, что указывает на снижение центромерного сцепления. Поскольку это сцепление устанавливается ещё во время внутриутробного развития и должно сохранять функциональность до возобновления мейоза во взрослой жизни (до ~50 лет у человека или 15 месяцев у мыши), его дефект является вероятной причиной возрастных сбоев.

Исследование продемонстрировало, что около 90% возрастных анеуплоидий лучше всего объясняются именно ослабленным центромерным сцеплением. Таким образом, увеличение анеуплоидии с возрастом матери часто связано с неспособностью эффективно заменять белки когезина, теряемые в процессе старения.

"Несмотря на хорошо изученную природу проблемы — так называемые биологические часы — молекулярные механизмы, лежащие в её основе, никогда не были полностью поняты", — отметил Ричард Шульц.

Для проверки гипотезы учёные наблюдали за расхождением хромосом на начальных стадиях (анафаза) в живых мышиных ооцитах и подсчитывали хромосомы в получившихся яйцеклетках (стадия метафазы II).

Изначально гипотеза возникла после выявления различий в мРНК ооцитов старых и молодых мышей, что указывало на возможные дефекты в работе веретена деления и кинетохор. Однако эксперименты исключили эти причины. В ходе исследований учёные заметили ключевое различие: расстояние между сестринскими кинетохорами было больше в яйцеклетках старых мышей (16–19 месяцев) по сравнению с молодыми (6–14 недель), что и привлекло их внимание к проблеме снижения когезии.