У животных своевременное выделение яйцеклеток жизненно важно для максимизации шансов на успешное оплодотворение.
Однако то, как этот процесс развивался и контролируется у разных видов, плохо изучено. Новый регулятор выделения яиц был обнаружен у медуз в новом исследовании, опубликованном 3 марта в журнале открытого доступа PLOS Biology Гонсало Кирога Артигас и Эвелин Хоулистон из Сорбоннского университета, Франция, и их коллеги. Открытие проливает свет на то, как эволюционировал сложный гормональный контроль полового размножения у животных.
Clytia hemisphaerica - это маленькая морская медуза, распространенная в Мировом океане. Он является частью типа Cnidaria, большой и разнообразной группы беспозвоночных животных, в которую входят желеобразные, анемоны, кораллы и морские ежи. В то время как клеточные процессы мейоза (перетасовка хромосом и редукция генома) сходны в яйцеклетках всех животных, включая книдарий и позвоночных, гормональный контроль процесса, обеспечивающий образование яйцеклеток в наилучшее время для максимального успеха оплодотворения, значительно различается, и ключевые этапы регуляции гаметогенеза книдарий изучены лишь частично.
У Clytia образование зрелых яйцеклеток (с одним набором хромосом) из незрелых ооцитов (с четырьмя) запускается каждое утро выбросом гормона, индуцирующего созревание (MIH), из окружающей ткани, когда она стимулируется светом на рассвете. Предыдущие исследования идентифицировали этот нейропептидный гормон, но его рецептор был неизвестен. Тем не менее, авторы знали, что стимуляция MIH вызывает повышение уровня сигнальной молекулы циклического АМФ в ооцитах, и что такое повышение обычно связано с активацией типа рецептора, называемого рецептором, связанным с G-белком (GPCR).
По этой подсказке они идентифицировали 16 GPCR из генома Clytia, которые производятся в ооцитах. Используя синтетический нейропептид MIH в качестве приманки, они затем определили GPCR, к которому он прилипал наиболее сильно, на том основании, что это, вероятно, был рецептор MIH (MIHR). Чтобы подтвердить, что этот рецептор участвует в передаче сигналов, стимулируемых MIH, они мутировали ген MIHR с помощью редактирования генома CRISPR/Cas9. Эта мутация вызвала серьезные дефекты в развитии или высвобождении яйцеклеток у самок и сперматозоидов у самцов. Эти эффекты могут быть имитированы инъекцией антитела, которое блокирует часть нормального рецептора, и смягчено обработкой мутанта аналогом циклического АМФ, минуя мутантный рецептор и восстанавливая нижестоящий сигнал.
Генеалогическое древо последовательности рецептора показало, что она связана с большим набором GPCR у других книдарий, а также с набором рецепторов пептидных гормонов у позвоночных. К ним относятся рецепторы гормонов, которые регулируют как половое размножение, так и питание, в том числе нейропептид Y и ингибирующий гонадотропин гормон у людей.
«Открытие этого рецептора поможет нам понять критический процесс, который превращает ооциты животных в яйцеклетки, - сказал Хоулистон, - и может помочь выявить важные шаги в эволюции гормональных систем, которые регулируют половое размножение и связывают его с питание животных."