Учёные обнаружили важный этап перепрограммирования сперматозоидов

Когда сперматозоид встречается с яйцеклеткой, химические метки на ДНК сперматозоида должны быть стёрты, чтобы развитие новой жизни началось заново. Один из способов удаления этих инструкций — деметилирование, удаление специфических химических меток (метильных групп), расположенных на ДНК клеток. Хотя учёным известно об этом явлении уже десять лет, точный механизм такого «перепрограммирования» оставался неясным.

Исследование Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл пролило свет на ключевой этап деметилирования, предоставив исследователям стволовых клеток критически важную информацию для попыток перепрограммирования взрослых клеток с целью придания им свойств стволовых.

Предыдущие исследования показали, что метильные метки на ДНК сперматозоида сначала превращаются в их химического «кузена» — гидроксиметильную группу, — перед тем как исчезнуть полностью. Новые данные, опубликованные 22 сентября 2011 года в Science Express, указывают на то, что исчезновение этих химических меток на поздних этапах деметилирования — не активный ферментативный процесс, а пассивный.

«Биологическая функция этого молекулярного события пока неизвестна, мы всё ещё пытаемся это выяснить, — сказал старший автор исследования И Чжан, доктор философии. — Но мы уверены, что оно должно быть важно для развития, поскольку происходит до того, как клетки определяются с конкретным типом».

Постдокторант Чжана и соавтор Адзуса Иноуэ разработал технику, позволившую визуализировать хромосомы на самой ранней стадии жизни. С помощью высокоточного метода окрашивания он смог сравнить уровни метильных и гидроксиметильных меток на хромосомах сперматозоидов и яйцеклеток на ранних стадиях развития.

Результаты подтвердили известный факт: ДНК сперматозоида проходит химическое превращение из метильной в гидроксиметильную группу, в то время как ДНК яйцеклетки — нет. Но также было обнаружено нечто новое: гидроксиметильные метки исчезали пассивно со временем, «разбавляясь» по мере деления ДНК и увеличения организма с одной клетки до двух- и четырёхклеточной стадии.

Клиническое значение открытия пока неясно, поскольку исследователи не знают, почему мужская ДНК проходит начальное превращение, а женская — нет. Возможно, это связано с различной белковой структурой (хроматином), упаковывающей ДНК сперматозоида и яйцеклетки. Эту гипотезу Чжан и другие учёные в этой области активно исследуют.