Исследование на плодовых мушках показывает, что половые клетки могут обновлять белки, связывающие хромосомы

Исследование Дартмутского колледжа на плодовых мушках впервые показало, что ооциты — клетки, которые становятся яйцеклетками — регулярно обновляют критически важные белковые связи, удерживающие хромосомы вместе. Результаты, опубликованные в журнале Current Biology, — потенциально важный шаг к снижению риска осложнений беременности у женщин с возрастом.

Женщины рождаются с пожизненным запасом ооцитов, а связи между хромосомами (когезионные связи) формируются в этих клетках ещё до рождения. Овуляция запускает деление ооцита, в результате чего образуется яйцеклетка, способная к оплодотворению. Для формирования яйцеклетки с правильным числом хромосом эти связи должны присутствовать в делящемся ооците.

С возрастом женщины стареют и её ооциты. Потеря когезионных связей по мере старения ооцитов — один из факторов, повышающих вероятность выкидышей и таких состояний, как синдром Дауна, у женщин старшего возраста (материнский возрастной эффект). Риск ошибок в числе хромосом в яйцеклетке значительно возрастает после 30 лет.

Однако исследователи из Дартмута обнаружили, что в ооцитах плодовых мушек на хромосомах формируются новые когезионные связи, заменяющие исходные. Они отслеживали конкретные белки в составе когезинового комплекса и выяснили, что этот процесс омоложения происходит на протяжении всего развития ооцита мушки.

«Наша работа — первая в этой области, демонстрирующая, что когезионные связи в ооцитах могут формироваться после образования исходных связей», — говорит Шарон Бикел, профессор биологических наук в Дартмуте.

Исследователи предполагают, что если человеческие ооциты и обладают способностью к обновлению связей, этот механизм может становиться менее эффективным из-за окислительного повреждения, вызванного старением. Снижение эффективности обновления может привести к общей потере связей между хромосомами.

Лаборатория Бикел использует плодовых мушек в качестве модели для изучения молекулярных механизмов хромосомной когезии. Эффекты старения на их ооциты сходны с наблюдаемыми у человека.

Мухаммад Хасиб, первый автор статьи, отмечает, что доказательства обновления связей было трудно получить. Эксперименты на мышах не показали признаков омоложения. Учёные из Дартмута использовали иные подходы: манипулировали белками на более ранней стадии развития ооцитов (но уже после формирования исходных связей) и отслеживали белок, присутствующий во всех вариантах когезинового комплекса у мух, в отличие от работ на мышах.

«Если мы сможем идентифицировать белки и механизмы, лежащие в основе обновления когезии в этой системе, это может помочь в разработке терапевтических стратегий, призванных усилить омоложение в яйцеклетках женщин старшего возраста и замедлить потерю когезии», — говорит Шарон Бикел.

В дополнительной статье в журнале G3: Genes, Genomes, Genetics исследователи идентифицировали белки, необходимые для обновления, чтобы лучше понять молекулярные пути этого процесса. В лаборатории Бикел также тестируют, могут ли пищевые добавки снизить риск хромосомных ошибок в состарившихся ооцитах мух.