По мере взросления женщины качество яйцеклеток ухудшается, а частота ошибок при распределении хромосом увеличивается. Это одна из причин возрастного снижения фертильности и роста риска хромосомных нарушений у эмбрионов. Специалисты из Японии выявили белок, который помогает защищать хромосомы яйцеклеток от подобных изменений. Опыты на мышах продемонстрировали, что он поддерживает работу молекулярного комплекса, удерживающего хромосомы вместе. Подробнее о том, что ученые узнали о механизмах репродуктивного старения, — в материале «Известий».
Белок для защиты хромосом
Работа опубликована в журнале Nature Aging. Группа под руководством профессора Университета Тиба Кэйитиро Исигуро выявила неизвестный ранее белок OMC1. Он присутствует на хромосомах яйцеклеток с внутриутробного периода и сохраняется во взрослом возрасте.
Для выяснения его функции ученые проанализировали экспрессию генов в незрелых яйцеклетках и мужских половых клетках. Метод анализа единичных клеток позволил найти ген Omc1, активность которого характерна именно для яйцеклеток перед переходом в длительное состояние покоя. Последующие опыты показали, что белок OMC1 находится на хромосомах в тех же участках, что и комплекс REC8-когезин.
Данный комплекс выполняет роль молекулярного «клея»: он удерживает копии хромосом вместе до момента их разделения при созревании яйцеклетки. В отличие от многих других белков, REC8 не обновляется в течение длительного периода покоя, поэтому его постепенная утрата может приводить к сбоям в правильном распределении хромосом.
Что происходит без OMC1
После этого исследователи получили генетически измененных мышей, без гена Omc1. В их яйцеклетках белок REC8 начинал уходить с хромосом раньше обычного. Из-за этого даже у молодых особей связь между хромосомами становилась слабее, а при делении появлялись ошибки — такие нарушения нередко встречаются в яйцеклетках, подверженных старению.
После того как исследователи вернули выработку OMC1 во взрослых яйцеклетках, содержание REC8 на хромосомах отчасти выросло, а количество ошибок при распределении снизилось. Это свидетельствует о том, что OMC1 участвует в поддержании молекулярного механизма, который отвечает за целостность хромосом.
Кэйитиро Исигуро, руководитель исследования
Связь с ранней менопаузойOMC1 следует рассматривать не как фактор, который останавливает старение, а как механизм поддержания, продлевающий срок жизни хромосом в яйцеклетках.
Человеческий аналог гена Omc1 — CCDC201. В более ранних генетических работах отдельные его варианты ассоциировали с ранней менопаузой и ослаблением функции яичников. Для проверки возможного эффекта подобных изменений исследователи взяли укороченную форму мышиного белка OMC1, которая соответствует одному из вариантов человеческого гена.
Выяснилось, что измененная версия белка не способна была закрепиться на хромосомах яйцеклеток и восстановить их сцепление. Это дает основания предполагать, что сбои в работе системы OMC1/CCDC201 могут быть связаны с разной скоростью репродуктивного старения. При этом большая часть опытов выполнялась на мышах. Пока неясно, насколько точно найденный механизм действует в яйцеклетках человека и удастся ли применить его для создания методов сохранения фертильности.
Кэйитиро Исигуро
Мы считаем, что раскрытие части механизма, который защищает сцепление хромосом от возрастного ослабления, имеет большое значение для современного общества, где люди всё чаще заводят детей в более позднем возрасте. В долгосрочной перспективе эти результаты могут способствовать разработке подходов к пониманию, оценке или потенциальному смягчению возрастного снижения качества яйцеклеток.