Прежде чем яйцеклетка станет оплодотворенной, наборы хромосом должны соединиться, чтобы передать генетическую информацию. Это происходит внутри каждой репродуктивной клетки, где отдельные хромосомы мужского и женского происхождения движутся навстречу друг другу и в конечном итоге соединяются.
Биологи Университета Айовы обнаружили белок, который, по-видимому, регулирует скорость, с которой женские (материнские) и мужские (отцовские) хромосомные нити движутся и спариваются. В лабораторных тестах исследователи узнали, что белок действует как тормоз на движение хромосом, особенно на стыке, в котором хромосомы соединяются и разделяют ДНК, что имеет решающее значение для успешного наследования потомством родительских генов.
Выводы предлагают новое понимание сложных этапов, связанных с фертильностью животных, от основных организмов до человека. Они также могут помочь биологам лучше понять дефекты, возникающие при репродукции, в том числе те, которые способствуют развитию синдрома Дауна.
Исследование было опубликовано в Интернете в этом месяце в The Journal of Cell Biology.
«Насколько нам известно, это первое исследование, демонстрирующее важность негативной регуляции движения хромосом… и образования пар между гомологичными хромосомами», - пишет Сарит Смоликов, доцент биологии и соавтор статьи. «Это указывает на то, что точный контроль движения хромосом необходим для успеха этих процессов».
Исследователи идентифицировали белок в нематодах (тип червя, интенсивно изучаемый учеными) под названием FKB-6, который действует во многом как дорожный полицейский. FKB-6 инструктирует другой белок, динеин, который, двигаясь вдоль филаментов, связанных с каждой хромосомой, помогает паре двигаться навстречу друг другу. Когда цепи хромосом соединяются, FKB-6 действует как тормоз динеина, замедляя процесс и обеспечивая непрерывный обмен ДНК.
«Движение хромосом важно, потому что вам нужно перемещать их синхронно», - говорит Смоликов. «Мы показали, что вы не хотите двигать их слишком часто или слишком часто. Вам нужно дать нитям время, чтобы они соединились, чтобы деление клеток происходило правильно».
Смоликове сравнивает процесс с родителем, застегивающим пальто для ребенка. Если ребенок дергается, когда родитель пытается застегнуть пальто, для завершения действия требуется больше времени; хуже того, молния может сломаться, то есть пальто вообще не застегивается. Точно так же нити хромосомы должны выстроиться в линию и иметь время, чтобы «застегнуться», чтобы генетическая информация точно поменялась местами.
«Должен быть баланс между движением и остановкой, - говорит Смоликов, - и ФКБ-6 регулирует эти действия».
Исследователи проверили около 200 белков, связанных с мейозом (делением репродуктивных клеток) у нематод, пытаясь определить, какие из них больше всего участвуют в движении хромосом, особенно на стадии слияния. Они определили роль FKB-6, когда отменили его функцию, в результате чего спаривание хромосом стало несколько беспорядочным: мутантные хромосомы меньше останавливались, чаще меняли направление и преодолевали большие расстояния, чем хромосомы с белком FKB-6.
Более того, клетки червей без FKB-6 не смогли должным образом выполнить митоз (более поздняя стадия размножения, когда клетка образует два новых ядра с тем же числом хромосом, что и родительское ядро), что привело к высокой доле эмбрионов. дефекты, как обнаружили исследователи.
У людей есть аналогичный белок FKBP52, который также тесно связан со стабилизацией филаментов, соединяющих хромосомы. Потребуются дальнейшие испытания, чтобы более точно установить роль FKBP52 в репродукции человека.