По мере старения ухудшается качество женских половых клеток, и одновременно увеличивается вероятность сбоев при распределении хромосом. Это один из факторов возрастного снижения фертильности и роста риска хромосомных аномалий у зародышей. Японские ученые выявили белок, способный защищать хромосомы яйцеклеток от подобных нарушений. Опыты на грызунах продемонстрировали, что он поддерживает функцию молекулярного комплекса, который соединяет хромосомы. О полученных данных по механизмам репродуктивного старения читайте в статье «Известий».
Белок для защиты хромосом
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Aging. Группа исследователей под руководством профессора Университета Тиба Кэйитиро Исигуро открыла новый белок OMC1. Он обнаруживается на хромосомах яйцеклеток начиная с внутриутробной стадии развития и остается там во взрослом организме.
Для выяснения роли этого белка специалисты проанализировали экспрессию генов в незрелых ооцитах и мужских гаметах. Метод анализа единичных клеток позволил обнаружить ген Omc1, чья активность свойственна яйцеклеткам непосредственно перед их переходом в продолжительное состояние покоя. Последующие опыты показали, что белок OMC1 локализуется на хромосомах в тех же участках, где присутствует комплекс REC8-когезин.
Данный комплекс функционирует подобно молекулярному клею: он сохраняет копии хромосом соединенными вплоть до их расхождения во время созревания ооцита. В отличие от большинства иных белков, REC8 не обновляется на протяжении длительного периода покоя, вследствие чего его постепенное исчезновение способно приводить к ошибкам в сегрегации хромосом.
Что происходит без OMC1
Далее ученые вывели генетически измененных мышей, у которых отсутствовал ген Omc1. В их ооцитах белок REC8 начинал пропадать с хромосом раньше обычного срока. Это приводило к тому, что даже у молодых особей ослабевало сцепление хромосом и появлялись сбои при их расхождении — отклонения, типичные для стареющих яйцеклеток.
После того как исследователи возобновили синтез OMC1 в зрелых яйцеклетках, уровень REC8 на хромосомах частично увеличился, а количество ошибок при их разделении снизилось. Это свидетельствует о том, что OMC1 способствует поддержанию молекулярной системы, обеспечивающей целостность хромосом.
Кэйитиро Исигуро, руководитель исследования
OMC1 следует рассматривать не как фактор, который останавливает старение, а как механизм поддержания, продлевающий срок жизни хромосом в яйцеклетках.
Связь с ранней менопаузой
У человека есть аналог гена Omc1 — CCDC201. В более ранних генетических работах отдельные его варианты ассоциировались с преждевременной менопаузой и ослаблением работы яичников. Для проверки возможного воздействия подобных вариаций специалисты исследовали укороченный вариант мышиного белка OMC1, соответствующий одному из вариантов человеческого гена.
Выяснилось, что мутантный белок не мог присоединиться к хромосомам яйцеклеток и восстановить их связь. Из этого можно сделать вывод, что сбои в функционировании системы OMC1/CCDC201 способны влиять на индивидуальные темпы репродуктивного старения. При этом основная часть экспериментов проводилась на мышах. До сих пор неясно, в какой степени описанный механизм действует в человеческих ооцитах и удастся ли использовать его для разработки 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.