Новости | Тайны ДНК: учёные раскрыли молекулярные причины бесплодия и выкидышей

Новости | Тайны ДНК: учёные раскрыли молекулярные причины бесплодия и выкидышей

Стабильность репродукции человека формируется ещё до рождения благодаря своеобразному молекулярному «танцу». Исследователи Калифорнийского университета в Дейвисе выяснили, как расположенный в глубине ДНК ключевой механизм защищает целостность хромосом при формировании яйцеклеток и сперматозоидов. Это открытие предлагает новый научный взгляд на бесплодие, выкидыши и репродуктивные состояния, такие как синдром Дауна, и может помочь в разработке будущих методов лечения бесплодия.

Исследование под руководством Нила Хантера, профессора кафедры микробиологии и молекулярной генетики, опубликовано в журнале Nature 24 сентября. Впервые подробно показано, как хромосомы остаются связанными благодаря кроссоверам во время развития яйцеклеток и сперматозоидов, предотвращая ошибки распределения генетического материала.

«Предохранитель» хромосом для точной передачи генетической информации

Профессор Хантер пояснил: «Если этот процесс нарушается, яйцеклетки или сперматозоиды могут содержать неправильное число хромосом, что в конечном итоге приводит к бесплодию, выкидышу или генетическим состояниям, таким как синдром Дауна».

Клетки человека содержат 46 хромосом, объединённых в 23 гомологичных пар. При формировании яйцеклеток или сперматозоидов парные хромосомы должны выстроиться и претерпеть разрыв и рекомбинацию в определённых участках, чтобы образовались кроссоверы. Благодаря этому каждый ребёнок получает уникальное сочетание генов обоих родителей, а пары хромосом сохраняют стабильность.

Поддержание этих связей особенно сложно у женщин. Яйцеклетки формируются во время внутриутробного развития и после завершения кроссоверов переходят в состояние покоя, возобновляя активность лишь при овуляции десятилетия спустя. Вопрос о том, как связи кроссоверов сохраняются столь долго, оставался нерешённым в репродуктивной биологии.

Дрожжи раскрывают особенности биологии человека

Для изучения этого процесса команда Хантера использовала дрожжи — широко применяемую модель в молекулярной генетике, — чтобы отслеживать рекомбинацию хромосом на молекулярном уровне. С помощью «генетики в реальном времени» исследователи в контролируемых условиях запускали деградацию отдельных белков и наблюдали, правильно ли формируются структуры кроссоверов.

Результаты показали, что сеть ключевых белков, особенно комплекс cohesin, не позволяет комплексу STR — называемому у человека комплексом Bloom — преждевременно раскручивать структуры кроссоверов ДНК. Эта защита необходима для стабилизации двойного соединения Холлидея.

«Эти белки действуют как охранники, защищая связи хромосом от неправильного разрушения», — сказал Хантер. «Это важнейший этап предотвращения ошибок расхождения хромосом».

От фундаментальных исследований к медицине репродукции

Хотя в исследовании использовались дрожжи, Хантер подчеркнул, что соответствующие структуры и механизмы хромосом высококонсервативны у человека. Поэтому это фундаментальное исследование может напрямую помочь понять репродуктивные нарушения у людей и улучшить диагностику и лечение бесплодия.

Одним из руководителей исследования был постдокторант Шанмин Тан, ныне доцент кафедры биохимии и молекулярной генетики Виргинского университета. Исследование профинансировали Национальные институты здравоохранения (NIH), Медицинский институт Говарда Хьюза (HHMI), Комплексный онкологический центр UC Davis и Американское онкологическое общество.

Источник материала:

Собрано в интернете