Успешное оплодотворение требует точной координации хромосом

Исследователи RIKEN показали, как у мышей происходит геномная сортировка во время оплодотворения — включение генетического материала от обоих родителей и устранение из яйцеклетки избыточной материнской ДНК. Если тот же процесс происходит у людей, это открытие может помочь улучшить некоторые вспомогательные репродуктивные технологии.

Сперматозоиды и яйцеклетки образуются в процессе клеточного деления — мейоза, в результате которого получаются клетки с одной копией каждой хромосомы. Однако у многих позвоночных, включая человека, этот процесс в неоплодотворённых яйцеклетках естественным образом приостанавливается, оставляя в них обе копии каждой материнской хромосомы. Мейоз возобновляется после оплодотворения, устраняя одну из этих лишних копий материнского генома.

Существуют механизмы, предотвращающие случайное удаление отцовского генома при возобновлении мейоза, так как наличие только материнской ДНК остановит развитие. Но этот процесс сортировки было сложно изучить. «Отсутствие надёжных методов визуализации живых клеток с высоким разрешением затрудняло изучение оплодотворения как непрерывного процесса», — объясняет Масаси Мори из Центра биодинамических исследований RIKEN.

Теперь Мори и его коллеги разработали стратегию микроскопии, позволившую им напрямую визуализировать динамику хромосом в оплодотворённой яйцеклетке мыши.

С помощью этой техники они обнаружили, что неоплодотворённая яйцеклетка организует свою внутреннюю белковую инфраструктуру таким образом, что слияние со сперматозоидом смещено к участкам, удалённым от материнских хромосом. Это частично достигается за счёт образования структур на поверхности яйцеклетки, которые, по-видимому, физически транспортируют сперматозоид к подходящему месту слияния.

При оплодотворении та же организация белков помогает разделить ДНК, полученную от отца и матери. Это удерживает хромосомы в безопасности, когда возобновляется мейоз и происходит разделение материнской ДНК — один набор хромосом матери будет полностью удалён, а другой останется, чтобы сформировать полный набор с ДНК отца в новой зиготе.

Теперь команда надеется найти клинических партнёров, которые помогут подтвердить, происходит ли тот же процесс у людей. Если да, эти выводы могут иметь важное значение для вспомогательных репродуктивных технологий. Например, интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида (ИКСИ), при которой сперматозоид напрямую вводят в яйцеклетку в лаборатории, может быть неудачной, если врачи не будут учитывать место инъекции. «В некоторых зиготах после ИКСИ введённый сперматозоид может оказаться слишком близко к материнским хромосомам, и отцовские хромосомы могут быть удалены», — говорит Мори. — «Наше исследование предполагает, что визуализация материнских хромосом неинвазивным методом поможет предотвратить это».