Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что фермент SPRK1 участвует в первом этапе процесса при распутывании генома сперматозоида, словно выбрасывая специальные упаковочные белки, которые открывают отцовскую ДНК и позволяют провести серьезную реорганизацию – все это в течение нескольких часов.
Исследование опубликовано 12 марта 2020 года в Cell.
«В этом исследовании мы заинтересовались поиском ответа на фундаментальный вопрос о начале жизни. Но в процессе мы обнаружили этап, неисправность в котором может привести к трудностям для зачатия. Теперь, когда мы знаем, что SPRK1 играет здесь важную роль, его потенциальное влияние на формирование бесплодия может быть изучено дополнительно», – рассказывает Сян-Донг Фу (Xiang-Dong Fu), Ph.D, старший автор, заслуженный профессор кафедры клеточной и молекулярной медицины в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего
Сперматозоид может быть до 20 раз меньше, чем нормальная клетка в организме. И хотя сперматозоиды несут в два раза меньше генетического материала, чем обычные клетки, их необходимо сложить и упаковать специальным образом. Один из способов сделать это – заменить гистоны – белки, вокруг которых наматывается ДНК, как бусинки на ожерелье, – другим типом белка, называемым протаминами.
Команда Фу долгое время изучала SPRK1 по совершенно другой причине: из-за его способности к сплайснгу РНК, важному процессу, который делает возможной трансляцию генов в белки. Ранее они показали, что SPRK1 чрезмерно активен при раке толстой кишки, что позволило им разработать ингибиторы для ослабления фермента.
Но в 1999 году, вскоре после того, как Фу опубликовал статью, в которой впервые была описана роль фермента в сплайсинге РНК, исследовательская группа в Греции отметила сходство в последовательности аминокислотных строительных блоков, составляющих субстраты SPRK1 (белки, на которые действует фермент), и протамина. Фу думал об этом годами, но у него не было опыта и инструментов для изучения развития сперматозоидов. В 2015 году Лан-Тао Гоу (Lan-Tao Gou), Ph.D, проходил собеседование на должность исследователя постдокторантуры, когда Фу понял, что благодаря опыту Гоу в сперматогенезе у него наконец появился подходящий человек для работы.
«Я сказал Лан-Тао, давайте сделаем то, чем до нас никто не занимался. У меня есть теория, а у вас есть опыт», – рассказывает Фу. «Таким образом, мы одолжили необходимое нам оборудование и использовали основные средства, имеющиеся у нас здесь, в Калифорнийском университете в Сан-Диего».
«И, что удивительно, все, что мы пробовали, подтвердило нашу гипотезу – SRPK1 «живет двойной жизнью», меняя местами протамины и гистоны, когда сперматозоид встречается с яйцеклеткой».
Согласно Фу, SPRK1, скорее всего, играет эту роль в раннем эмбриогенезе, а затем развивает способность сплайсировать РНК. Таким образом, SPRK1 остается на своем месте, даже когда он больше не нужен для эмбриогенеза.
Фу, Гоу и команда планируют также определить те сигналы, которые «инструктируют» сперматозоиды, как им синхронизироваться с материнским геномом.
«У нас сейчас есть масса новых идей», – поясняет Фу. «И чем лучше мы понимаем каждый шаг в процессе сперматогенеза, оплодотворения и эмбриогенеза, тем больше вероятность того, что мы сможем вмешаться, если системы работают неправильно для пар, борющихся с проблемами репродуктивного здоровья».
Источник: evogenlab.ru
