Обнаружен атипичный фактор теплового шока HSF5, участвующий в мейозе: значение для мужского бесплодия
Исследователи из Университета Кумамото идентифицировали новый фактор теплового шока (HSF), названный HSF5, который играет ключевую роль в завершении мейоза и активации генов, необходимых для образования сперматозоидов. Это открытие даёт важное понимание причин нарушения сперматогенеза — основной причины мужского бесплодия.
В отличие от других типичных факторов теплового шока, которые в основном регулируют экспрессию генов в ответ на стресс (например, тепловой шок), HSF5 играет специфическую роль в производстве мужских половых клеток во время мейоза в условиях отсутствия стресса.
В мужских половых клетках образование сперматозоидов следует за завершением мейоза, что включает множество ген-регуляторных программ. Однако механизмы, управляющие протеканием мейоза, и участвующие в нём специфические факторы транскрипции остаются малоизученными, что создаёт серьёзные проблемы в репродуктивной медицине.
Целью работы профессора Кей-ичиро Ишигуро, доцента Рюки Шимады и их команды было выяснение механизмов регуляции мужского мейоза, ведущего к сперматогенезу, с фокусом на идентификации и характеристике связанных факторов транскрипции. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
В предыдущей работе команда обнаружила ген-переключатель мейоза MEIOSIN, который активирует экспрессию сотен генов, участвующих в образовании спермы. Среди этих генов фактор теплового шока вызвал особый интерес из-за чувствительности яичек к тепловому стрессу, поскольку они расположены снаружи и поддерживают температуру на 3–4 градуса Цельсия ниже внутренней температуры тела (37 °C).
Хотя основные роли факторов теплового шока HSF1, HSF2, HSF3 и HSF4 хорошо известны, функция HSF5 оставалась неясной.
Исследование показало, что, в отличие от других HSF, реагирующих на стресс, HSF5 играет важную роль в прохождении профазы мейоза в мужских половых клетках в условиях отсутствия стресса. HSF5 необходим для перехода за стадию пахитены во время сперматогенеза, направляя мейотическую программу к завершению и активируя гены, связанные с формированием сперматозоидов.
Как и другие факторы транскрипции, HSF5 связывается с промоторами ДНК для регуляции экспрессии генов. Отличие HSF5 — в его уникальной специфичности к мишени. Исследование выявило, что мотив ДНК, который он распознаёт для связывания с промотором гена, отличается от тех, с которыми связываются другие канонические факторы транскрипции семейства HSF.
Все эти находки подчёркивают атипичную роль HSF5 в экспрессии генов во время мейотической профазы у самцов.
Результаты исследования были подтверждены экспериментами на мышах, с важным осознанием того, что HSF5 присутствует и у человека. Поскольку многие причины бесплодия у людей, особенно в случаях нарушения сперматогенеза, остаются невыясненными, ожидается, что результаты этой работы внесут значительный вклад в понимание патогенеза мужского бесплодия.