Как спермата разопакова мъжкия геном, за да може да се слее с женския и да образува един нов човешки геном

Накратко: Ензимът SPRK1 играе ключова роля в разплитането на мъжкия геном веднага след оплождането. Той премахва протеините протамини, които опаковат бащината ДНК, позволявайки нейната реорганизация и сливане с женския геном. Това откритие може да помогне за разбирането на причините за някои случаи на безплодие.

Непосредствено след като сперматозоидът опложда яйцеклетка, ензимът SPRK1 прави първата стъпка в разплитането на генома на сперматозоидите, като изхвърля специални протеини за опаковане, наречени протамини, което отваря бащинската ДНК и позволява голяма реорганизация – всичко това протича за няколко часа. Кредит: Lan-Tao Gou

 

Изследователите от медицинското училище в Сан Диего към Калифорнийския университет откриха ролята на ензима SPRK1 за реорганизиране на бащиния геном в първите моменти на оплождането – находка, която може да помогне за обясняване на случаите с безплодие по неизвестни причини.
Спермата влиза в яйцеклетка, развива се ембрион и в крайна сметка се ражда бебе. Но връщайки се един момент назад в този процес, остава въпросът – как геномът на майката всъщност се слива с генома на бащата, за да образува един нов човешки геном? Оказва се, че изследователите всъщност не знаят толкова много за тези сравнително кратки, но съществено важни начални моменти от оплождането.

Учените откриха още, че ензимът SPRK1 прави първата крачка в разплитането на генома на сперматозоидите, изхвърляйки специални опаковъчни протеини, които отварят бащинската ДНК и позволяват голяма реорганизация – всичко за няколко часа. Изследването е публикувано на 12 март 2020 г. в Cell.

 

“В това проучване ние просто се стремяхме да отговорим на един основен въпрос за началото на живота“, казва един от водещите автори Сян-Дун Фу, изтъкнат професор от катедрата по клетъчна и молекулярна медицина в Калифорнийския университет. “Но в процеса открихме стъпка, която може да функционира неправилно за някои хора и да допринесе за трудности при зачеването на двойката. Сега, когато знаем, че SPRK1 играе роля тук, неговата потенциална роля в безплодието може да бъде допълнително проучена.“
Спермата може да бъде до 20 пъти по-малка от нормална клетка в тялото. И докато тя носи само половината от генетичния материал, отколкото може да носи една обикновена клетка, тя трябва да бъде сгъната и опакована по специален начин, за да се побере. Един от начините, по който природата прави това, е чрез заместване на хистони – протеини, около които е навита ДНК, като топчета на колие – с различен вид протеин, наречен протамин.

 

Фу отдавна изучава SPRK1 по съвсем различна причина – да изясни способността му да сплита РНК, важна стъпка, която позволява преобразуването на гени в протеини. Тогава те откриват, че SPRK1 е свръхактивиран при рак на дебелото черво и разработват инхибитори, които овлажняват ензима.

Но още през 1999 г., малко след като Фу пише публикация, в която за първи път е описана ролята на ензима в съединяването на РНК, изследователска група от Гърция отбеляза сходства в последователността на аминокиселинните градивни елементи, които съставляват субстратите на SPRK1 (протеините, върху които действа ензимът) и протамин. Фу мисли за това години наред, но не разполага с експертен опит и инструменти за изследване на развитието на сперматозоидите.
През 2015 г. доктор Лан-Дао Гоу е интервюиран за позиция на докторант изследовател, когато Фу разбира, че с опита на Гоу в сперматогенезата, най-накрая разполага с подходящия човек за работата.

“Казах на Лан-Дао, нека направим нещо, което никой друг не е направил. Имам теория, а вие имате експертния опит “, казва Фу. “Така взехме назаем необходимото оборудване и използвахме основните съоръжения, които имаме тук, в Сан Диего. И изненадващо, всичко, което опитахме, подкрепи нашата хипотеза – SRPK1 води двоен живот, разменяйки протамините за хистони, след като спермата срещне яйцеклетката.“
Според Фу, SPRK1 най-вероятно е започнал да играе тази роля в ранната ембриогенеза, а по-късно еволюира способността за сплитане на РНК. По този начин SPRK1 се придържа, дори когато вече не е необходим за ембриогенезата. 

 

След това Фу, Гоу и екипът им се съсредоточават в определянето на сигналите, които инструктират сперматозоидите да се синхронизират с генома на майката.
“В момента имаме много нови идеи“, казва Фу. “И колкото по-добре разбираме всяка стъпка в процеса на сперматогенеза, оплождане и ембриогенеза, толкова по-вероятно е да можем да се намесим, когато системите функционират неправилно за двойки, които се борят с репродуктивни проблеми.“

Референция: “Initiation of Parental Genome Reprogramming in Fertilized Oocyte by Splicing Kinase SRPK1-Catalyzed Protamine Phosphorylation” от Лан-Дао Гоу, До-Хван Лим, Вубин Ма, Брандън Е. Аубол, Яджин Хао, Син Уан, Джун Чжао, Дженгю Лиан, Чанвей Шао, Сюен Дзан, FФан Мен, Хаири Ли, Сяорон Дзан, Руимин Су, Даншан Ли, Майкъл Розенфелд, Памела Мелън, Джозеф Адамс, Мо-Фан Лиу и Сян-Дун Фу, 12 март 2020 г., Cell.

 

Източник: scitechdaily

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.