Учёные выясняют, ведут ли меньшие хромосомы к большему числу ошибок при делении яйцеклеток

Трое исследователей из RIKEN пролили свет на клеточные механизмы, лежащие в основе хромосомных аномалий, которые могут вызывать выкидыши и врождённые нарушения, такие как синдром Дауна.

Эти аномалии часто возникают, когда половые клетки человека — яйцеклетки (ооциты) у женщин и сперматозоиды у мужчин — делятся неправильно и передают эмбриону слишком много или слишком мало хромосом. Примерно треть выкидышей происходит по этой причине.

Ошибки, вызывающие это, обычно случаются при разделении хромосом во время клеточного деления, поэтому учёные называют их ошибками сегрегации хромосом. Но как именно возникают эти ошибки, остаётся загадкой.

Вероятность этих ошибок увеличивается с возрастом, особенно у женщин. Томоя Китадзима из RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research интересуется ошибками сегрегации хромосом, связанными со старением, поскольку Япония и другие страны сталкиваются со снижением рождаемости.

В 2015 году команда Китадзимы обнаружила, что главная причина ошибок сегрегации хромосом — склонность некоторых хромосом разделяться до того, как клетка будет готова к делению.

Теперь трио исследователей на модели мышей изучило, чаще ли меньшие по размеру хромосомы подвержены преждевременному разделению и вызывают ошибки сегрегации. Работа опубликована в журнале Science.

Исследователи изолировали ооциты из яичников самок мышей и ввели в них специальные молекулы РНК, которые обеспечивали доставку флуоресцентных белков к целевым хромосомам в клетке.

При наблюдении под мощными микроскопами хромосомы светились, что позволило команде заснять, как они движутся в клетке.

Статистический анализ видео показал, что меньшие хромосомы имели тенденцию скапливаться вблизи ядра веретена деления — волокнистой структуры внутри ооцита, которая облегчает разделение хромосом, — тогда как более крупные хромосомы окружали их.

Веретено обладает толкающими и тянущими силами, которые помогают выстроить хромосомы для деления. Эти силы особенно сильны во внутренней области веретена и могут слишком рано разъединить хромосомы.

"Клей", удерживающий хромосомы вместе, имеет свойство ослабевать в стареющих ооцитах, делая самые маленькие хромосомы особенно уязвимыми в этих клетках.

Такое расположение — меньшие хромосомы, окружённые более крупными, — также наблюдается в других клетках, когда они не делятся. Но исследователи не ожидали обнаружить это в данном исследовании.

Полученные данные могут помочь в будущем усовершенствовать репродуктивные технологии, потенциально позволяя иметь здоровую беременность женщинам старшего возраста.