Как сперматозоид распаковывает геном отца для слияния с материнским

Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего выяснили, как происходит ключевой этап оплодотворения — объединение отцовского и материнского геномов.

Ключевой фермент SPRK1

Учёные обнаружили, что фермент SPRK1 запускает первый шаг распаковки генома сперматозоида. Он вытесняет специальные упаковочные белки — протамины, которые заменяют гистоны для плотной упаковки ДНК в маленькой сперматозоиде. Это открывает отцовскую ДНК и позволяет начать её масштабную реорганизацию — всё за несколько часов.

Исследование опубликовано 12 марта 2020 года в журнале Cell.

Двойная роль фермента

Команда под руководством Сян-Донга Фу долгое время изучала SPRK1 за его способность к сплайсингу РНК (важный этап трансляции генов в белки). Ранее было показано, что SPRK1 гиперактивен при раке толстой кишки.

Однако ещё в 1999 году исследователи заметили сходство в аминокислотных последовательностях субстратов SPRK1 и протаминов. Гипотеза подтвердилась: SPRK1 ведёт "двойную жизнь" — после оплодотворения он заменяет протамины на гистоны, а позже в эволюции приобрёл способность к сплайсингу РНК.

Значение для репродуктивной медицины

По словам Фу, понимание этой роли SPRK1 может объяснить некоторые случаи бесплодия. Если этот этап нарушается, это может затруднять зачатие.

Следующая задача команды — определить сигналы, которые синхронизируют отцовский и материнский геномы после оплодотворения.