Центриоли как возможные носители биологической информации

Центриоли — это бочкообразные структуры внутри клеток, состоящие из множества белков. Мутации в этих белках могут вызывать широкий спектр заболеваний: пороки развития, респираторные патологии, мужское бесплодие и рак. Учёные из EPFL в статье для Cell Research показали, что исходные центриоли оплодотворённой яйцеклетки, которые происходят исключительно от отца, сохраняются на протяжении десятков клеточных делений в развивающемся эмбрионе. Это открытие поднимает вопрос о том, что центриоли могут быть носителями информации, что имеет глубокие последствия для биологии и медицины.

Центриоли не только обеспечивают правильное распределение хромосом при делении клетки, но и входят в состав ресничек — структур, важных для сигнализации между клетками и их подвижности. При оплодотворении генетический материал вносят оба родителя, а большинство органелл (например, митохондрии) происходят от яйцеклетки. Однако центриоли нового эмбриона наследуются исключительно от сперматозоида, принося с собой любые свои дефекты в первые клетки зародыша.

Передача информации через поколения клеток

Лаборатория Пьера Гёнци в EPFL исследовала этот процесс на червях C. elegans — модельном организме для изучения эмбриогенеза и генетических болезней. Как и у людей, центриоли у этого вида передаются только от сперматозоида.

Чтобы отследить судьбу центриолей, учёные использовали генетически модифицированных червей, у которых три разных белка центриолей были помечены флуоресцентным сигналом. Помеченных самцов скрещивали с немечеными самками, что позволило отслеживать именно отцовские компоненты центриолей в процессе эмбриогенеза.

Наблюдая за флуоресцентными сигналами на разных стадиях деления клеток эмбриона, исследователи обнаружили, что белки центриолей отцовского происхождения могут сохраняться до десяти клеточных поколений. Данные впервые показали, что центриоли исключительно устойчивы в развивающемся эмбрионе.

Это открытие предполагает, что центриоли, сохраняющиеся в течение нескольких клеточных циклов, могут быть негенетическим носителем информации. Если это подтвердится, это изменит парадигму понимания биологии этой органеллы, сохранившейся за всю эволюцию эукариот.

С учётом множества заболеваний, связанных с центриолями, это открытие может указать путь к новым методам лечения. Исследование наглядно демонстрирует, как дефектные центриоли могут напрямую передаваться от отца и сохраняться в жизни эмбриона, что важно для понимания связанных с центриолями патологий.

«Центриоли всегда рассматривались лишь как "стартер" развития эмбриона. Здесь мы показываем, что они могут быть средством однонаправленной передачи информации с серьёзным влиянием на раннее развитие», — говорит Пьер Гёнци.

Следующим шагом команды будет исследование, сохраняется ли такая исключительная устойчивость центриолей в других системах, включая человеческие клетки.