โปรตามีนบรรจุ DNA ให้เป็นโครมาตินที่หนาแน่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่วนใหญ่เพราะอุดมด้วยอาร์จินีน ซึ่งเป็นกรดอะมิโนประจุบวกที่จับกับ DNA ประจุลบได้แน่น งานวิจัยล่าสุดพบว่าโปรตามีนยังมีกรดอะมิโนที่ไม่ใช่อาร์จินีนซึ่งจำเพาะต่อแต่ละสปีชีส์ และเกิดการดัดแปลงหลังการแปลรหัสที่คาดไม่ถึง หรือการเปลี่ยนแปลงทางเคมีหลังสังเคราะห์โปรตีน
ทีมวิจัยเชื่อว่าการดัดแปลงเหล่านี้จำเป็นต่อการทำงานของโปรตามีน โดยเฉพาะการบรรจุโครมาตินในอสุจิ นักวิจัยกล่าวว่า "โดยทั่วไปโมเลกุลที่จับกับ DNA เหล่านี้มีประจุบวก แต่ขณะนี้เราเห็นว่าโปรตีนเหล่านี้มีกลไกอีกแบบที่เราไม่เคยนึกถึง โดยกรดอะมิโนอื่นก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน"
ข่าว | โปรตีนบรรจุสารพันธุกรรมในอสุจิอาจเป็นกุญแจสำคัญของภาวะมีบุตรยากในชาย
ข่าว | โปรตีนบรรจุสารพันธุกรรมในอสุจิอาจเป็นกุญแจสำคัญของภาวะมีบุตรยากในชาย
อสุจิมีบทบาทสำคัญต่อการกำเนิดชีวิต เพราะมอบสารพันธุกรรมครึ่งหนึ่งที่ลูกต้องใช้ แต่การที่อสุจิพัฒนาเป็นรูปร่างซึ่งจำเป็นต่อการทำงานสืบพันธุ์ตามปกติได้อย่างไร ยังคงเป็นคำถามทางชีววิทยาที่ซับซ้อน
ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนเพิ่งศึกษากลไกระดับโมเลกุลของการสร้างอสุจิและความผิดปกติที่อาจนำไปสู่ภาวะมีบุตรยากจากปัจจัยฝ่ายชาย อสุจิแตกต่างจากเซลล์อื่นของมนุษย์ตรงที่บรรจุสารพันธุกรรมด้วยโปรตีนที่เรียกว่าโปรตามีน จึงเกิดคำถามว่า เหตุใดอสุจิจึงใช้โปรตามีนบรรจุ DNA แทนฮิสโตนที่เซลล์ชนิดอื่นทั้งหมดใช้?
วิวัฒนาการและหน้าที่ของโปรตามีน
โปรตามีนพบในสิ่งมีชีวิตหลายชนิด เช่น พืช ปลา และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม และวิวัฒนาการมาเป็นเวลาหลายร้อยล้านปี นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนศึกษาลำดับโมเลกุลของโปรตามีนและเปิดเผยบทบาทสำคัญในการสร้างอสุจิ
โปรตามีนบรรจุ DNA ให้เป็นโครมาตินที่หนาแน่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่วนใหญ่เพราะอุดมด้วยอาร์จินีน ซึ่งเป็นกรดอะมิโนประจุบวกที่จับกับ DNA ประจุลบได้แน่น งานวิจัยล่าสุดพบว่าโปรตามีนยังมีกรดอะมิโนที่ไม่ใช่อาร์จินีนซึ่งจำเพาะต่อแต่ละสปีชีส์ และเกิดการดัดแปลงหลังการแปลรหัสที่คาดไม่ถึง หรือการเปลี่ยนแปลงทางเคมีหลังสังเคราะห์โปรตีน
ทีมวิจัยเชื่อว่าการดัดแปลงเหล่านี้จำเป็นต่อการทำงานของโปรตามีน โดยเฉพาะการบรรจุโครมาตินในอสุจิ นักวิจัยกล่าวว่า "โดยทั่วไปโมเลกุลที่จับกับ DNA เหล่านี้มีประจุบวก แต่ขณะนี้เราเห็นว่าโปรตีนเหล่านี้มีกลไกอีกแบบที่เราไม่เคยนึกถึง โดยกรดอะมิโนอื่นก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน"
ความสำคัญของการดัดแปลงหลังการแปลรหัส
แม้อสุจิจะไม่มีกิจกรรมการถอดรหัส แต่การดัดแปลงโปรตามีนบ่งชี้ว่ามีบทบาทสำคัญในการบรรจุโครมาติน นักวิจัยศึกษาไลซีนที่จำเพาะต่อโปรตามีนของหนูในแบบจำลองหนู การแทนไลซีนด้วยอะลานีนซึ่งไม่สามารถเกิดการดัดแปลงดังกล่าว ทำให้อสุจิมีรูปร่างผิดปกติ พัฒนาการของตัวอ่อนบกพร่อง และภาวะเจริญพันธุ์ลดลงอย่างมาก ที่น่าประหลาดใจคือ การแทนไลซีนด้วยอาร์จินีนประจุบวกก็ไม่สามารถทำให้การบรรจุกลับเป็นปกติ แสดงว่ากระบวนการนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับประจุโมเลกุลเพียงอย่างเดียว
ความเกี่ยวข้องกับภาวะมีบุตรยากในชาย
ภาวะมีบุตรยากจากปัจจัยฝ่ายชายมักไม่พบสาเหตุที่ชัดเจน จึงยิ่งตอกย้ำความสำคัญของการศึกษาการดัดแปลงเหล่านี้ Saher Sue Hammoud ผู้ช่วยศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกนกล่าวว่า "เราเริ่มให้ความสนใจกับโปรตามีน เพราะพบในสัตว์หลายสปีชีส์แต่กลับวิวัฒนาการอย่างรวดเร็ว หมายความว่าลำดับของโปรตามีนมีความแปรผันอย่างมาก" ความแปรผันเหล่านี้อาจเป็นสาเหตุหนึ่งของภาวะมีบุตรยากในชาย
Hammoud และทีมหวังว่าจะศึกษาการบรรจุสารพันธุกรรมของอสุจิให้ลึกยิ่งขึ้น และอาจจำลองกระบวนการนี้ในหลอดทดลอง ซึ่งจะเปิดแนวทางใหม่ในการวินิจฉัยและรักษาภาวะมีบุตรยาก
การประยุกต์ใช้ทางคลินิกในอนาคต
ข้อค้นพบสำคัญคือ การดัดแปลงโปรตามีนอาจมีบทบาทต่อพัฒนาการระยะแรกของตัวอ่อน เป็นแนวทางใหม่ในการวินิจฉัยภาวะมีบุตรยาก และอาจใช้เป็นวิธีคัดกรองตัวอ่อนระยะแรกหลังการปฏิสนธินอกร่างกาย (IVF) Samantha Schon ผู้ช่วยศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกนกล่าวว่า "การดัดแปลงเหล่านี้ทำให้เรามีทิศทางการวิจัยใหม่ และอาจกลายเป็นเครื่องมือสำคัญในการวินิจฉัยภาวะมีบุตรยาก โดยเฉพาะระหว่างการทำ IVF"
ที่มาของเรื่อง:
รวบรวมจากอินเทอร์เน็ต