Ооциты: Плывут по течению
Большинство клеток используют структурные "якоря" для позиционирования хромосом перед делением. Но не ооциты. Исследователи из Института медицинских исследований Стоуэрс обнаружили, что мощный внутриклеточный поток отталкивает хромосомы от центра, подготавливая клетку к высокоасимметричному делению, которое завершает созревание ооцита после оплодотворения.
Это открытие показывает, как ооциты "перепрофилировали" динамический клеточный механизм, способный генерировать значительные внутриклеточные силы и широко используемый мигрирующими клетками для движения, чтобы подготовить почву для асимметричного деления — того типа делений, который порождает две разные дочерние клетки. Это также может улучшить критерии отбора наиболее перспективных ооцитов для экстракорпорального оплодотворения (ЭКО).
Механизм позиционирования веретена
В процессе мейоза I и II цитоплазма делится неравномерно, образуя крупную яйцеклетку и два маленьких полярных тельца. Чтобы это произошло, мейотическое веретено должно располагаться близко к кортикальному колпачку — области, где формируется полярное тельце.
Ранее считалось, что веретено удерживается на месте физическим "якорем". Однако оказалось, что непрерывный внутриклеточный поток проталкивает веретено в правильное положение и удерживает его там.
Роль актинового цитоскелета
Используя специфический ингибитор CK-666, который подавляет комплекс Arp2/3 (главный регулятор актинового цитоскелета), учёные обнаружили, что без активности Arp2/3 веретено дрейфует от кортикального колпачка к центру ооцита. Дальнейшие эксперименты показали, что сократимость миозина-II отталкивает веретено при ингибировании Arp2/3.
Было установлено, что белок Ran, сигнал от которого индуцирует формирование актинового колпачка, также регулирует локализацию Arp2/3 и, как следствие, позицию веретена.
Визуализация потока
С помощью конфокальной микроскопии высокого разрешения и spatiotemporal correlation spectroscopy (STICS) учёные отследили динамику цитоплазматической актиновой сети.
Анализ STICS показал, что актиновый поток:
- Начинается у кортикального колпачка.
- Идёт вниз по обеим сторонам латеральной коры.
- Сходится около центра ооцита.
- Меняет направление в сторону веретена.
Обработка ооцитов стабилизатором актиновых филаментов жасплакинолидом почти мгновенно останавливала актиновый поток.
Цитоплазматическое течение и сила
Актиновый поток вызывает цитоплазматическое течение от области кортикального колпачка вдоль периферии клетки. Достигнув противоположного полюса ооцита, оно циркулирует обратно по направлению к веретену.
Теоретический анализ показал, что наблюдаемое цитоплазматическое течение создаёт давление на веретено и проталкивает его к коре.
Значение для репродукции
У многих позвоночных, включая млекопитающих, ооциты могут останавливаться в мейозе II на часы или даже дни в ожидании оплодотворения. В это время асимметричное положение веретена должно стабильно поддерживаться.
Поддержание позиции веретена с помощью активной силы предотвращает медленный и случайный дрейф, если мейотическая остановка затягивается.
Потеря асимметричного позиционирования веретена мейоза II — известная причина снижения репродуктивного потенциала у стареющих самок. Положение веретена используется как клинический показатель для оценки качества ооцитов, остановившихся в мейозе II, для процедур ЭКО.