Изменения малых РНК в сперматозоидах могут влиять на оплодотворение

Два исследования профессора Медицинской школы Массачусетского университета Оливера Дж. Рандо, MD, Ph.D., проливают новый свет на процессы оплодотворения и эпигенетического наследования у млекопитающих. Вместе они дают важное представление о том, как работает передача эпигенетических признаков — наследуемых черт, не закодированных в самой последовательности ДНК, — от отца к потомству. Исследования опубликованы в журнале Developmental Cell.

Исследования последнего десятилетия в области эпигенетики неожиданно поддержали идею о том, что условия, в которых находится родитель, могут влиять на риск заболеваний и другие черты у будущих поколений. Вклад самок млекопитающих в потомство очевиден (ядерная и митохондриальная ДНК, воздействие различных факторов во время беременности), но о вкладе самцов, помимо ДНК в сперматозоидах, известно меньше.

Оба исследования были сосредоточены на малых РНК, чтобы определить, как эти молекулы способствуют эпигенетическим изменениям в сперматозоидах мышей.

Исследование 1: Изменение "полезной нагрузки" РНК

В первом исследовании под руководством Апнасны Шармы, Ph.D., изучалось, что происходит с малыми РНК, когда сперматозоиды покидают семенники и проходят через придаток (эпидидимис) к семявыносящему протоку — процесс, занимающий около двух недель.

• Было обнаружено, что РНК-состав сперматозоидов претерпевает драматические изменения за это время.
• Подтвердилось, что часть РНК в сперматозоидах происходит из эпидидимиса отца и позже переносится на сперматозоиды.

Исследование 2: Функциональная роль малых РНК

Второе исследование под руководством Колина К. Конайна, Ph.D., изучало функциональное значение малых РНК в сперматозоидах и их влияние на оплодотворение.

• Установлено, что малые РНК в сперматозоидах необходимы для нормального развития эмбриона до имплантации.
• Эмбрионы, оплодотворенные сперматозоидами из начала эпидидимиса (которые ещё не получили полный набор регуляторных РНК), демонстрировали нарушение регуляции генов на ранних стадиях развития и неэффективно имплантировались в матку.
• Эти дефекты можно было исправить, вводя в новый эмбрион малые РНК из конца эпидидимального пути.

Ранее работы Рандо и других учёных показали, что условия среды, в которой находится самец (стресс, токсины), могут влиять на уровни и типы малых РНК в его сперматозоидах и, как следствие, на здоровье потомства.

Вывод для репродуктивной медицины: Поскольку в вспомогательных репродуктивных технологиях иногда используется оплодотворение тестикулярной спермой (имеющей иной РНК-состав, чем эякулированная), даже относительно небольшие различия в РНК могут влиять на потомство. Это требует дальнейшего изучения.