Сотрудничество исследователей в Университете Кумамото (Япония) прояснило, как гомологичное спаривание хромосом - процесс, необходимый для образования сперматозоидов и яйцеклеток, когда хромосомы, происходящие от отца и матери, совпадают и обмениваются генетической информацией во время мейоза - привлекает факторы, которые играют роль. роль наблюдателя. Поскольку детали механизма обмена генетической информацией во время мейоза еще не выяснены, это исследование может привести к будущим достижениям репродуктивной медицины, таким как выявление причин бесплодия..
Мейоз - это особый тип деления клеток, происходящий в яичниках и семенниках с образованием яйцеклеток и сперматозоидов. Здесь материнские и отцовские хромосомы одного типа выравниваются в процессе, называемом «гомологичное спаривание хромосом». Эта мейотическая рекомбинация приводит к частичному обмену генетической информацией. Гомологичное спаривание хромосом является важным процессом для сопоставления отцовской и материнской ДНК и облегчения обмена последовательностями ДНК между ними, но если он не работает, мейотическая рекомбинация не происходит нормально, и яйцеклетки и сперматозоиды не могут сформироваться.
Гомологичное спаривание хромосом, как известно, имеет механизм, позволяющий контролировать, происходит ли точное совпадение. Однако подробности о том, как этот механизм индуцируется на хромосомах, до сих пор неясны. Его дисфункция является важной, но плохо изученной проблемой, имеющей прямое отношение к репродуктивной медицине. Исследователи из > Института молекулярной эмбриологии и генетики (IMEG) Университета Кумамото в сотрудничестве с Институтом количественных биологических наук Токийского университета показали, что белковый комплекс, называемый когезином, вызывает сторожевой фактор во время гомологичного спаривания хромосом, и что он также играет важную роль. важную роль в качестве основы осевой структуры, связывающей хромосомы.
В предыдущих исследованиях было показано, что белок под названием HORMAD1 появляется вдоль вершины хромосомы во время мейоза, чтобы контролировать успешное сопоставление гомологичных хромосом (Shin et al., 2010, Daniel et al., 2011). Масс-спектрометрический анализ показал, что HORMAD1 связывается с двумя белками, SYCP2 и cohesin, оба из которых являются основными компонентами мейотических хромосом. Более того, HORMAD1 нормально появлялся на хромосомах путем связывания с когезином даже после того, как ген SYCP2 был нокаутирован с помощью редактирования генома, но он не функционировал нормально, когда когезин был нокаутирован. Таким образом, стало ясно, что когезин действует как маркер вызова HORMAD1 на хромосому перед гомологичным спариванием хромосом.
Во время мейоза хромосомы удерживаются вместе специальными «осевыми» структурами, которые играют ключевую роль в нормальном совпадении отцовских и материнских хромосом и обмене генетической информацией. Важно отметить, что молекула когезина действует как остов для этих осевых структур.
«Эти результаты были подтверждены на мышах, но когезин и белки HORMAD1 работают и в половых клетках человека», - сказал доцент Кейичиро Исигуро, который руководил исследовательским проектом. «Если этот механизм дает сбой, мейотическая рекомбинация не будет работать должным образом. Это приводит к значительному снижению образования сперматозоидов и яйцеклеток, что приводит к бесплодию. Существует много случаев человеческого бесплодия, причина которых неизвестна, но мы надеемся, что это открытие поможет прояснить патогенез для многих пострадавших людей».