Jak komórki jajowe chronią chromosomy przez dekady
iStock
Dzięki białku OMC1 chromosomy komórek jajowych mogą pozostawać niezmienione przez całe lata. Odkrycie japońskich naukowców daje nadzieję na lepszą ochronę oocytów i przedłużenie okresu płodności kobiet w starzejących się społeczeństwach.
- Białko OMC1 chroni kompleks kohezyny REC8, utrzymując prawidłową strukturę chromosomów w oocytach od etapu płodowego do dorosłości
- Uszkodzenie mysiego genu Omc1 lub jego ludzkiego odpowiednika CCDC201 wywołuje zaburzenia podziału chromosomów w komórkach jajowych młodych osobników, przypominające zmiany starcze
- Wyniki badań opublikowanych w „Nature Aging” mogą w przyszłości pomóc w opóźnianiu spadku jakości oocytów i wydłużaniu okresu płodności kobiet
Rozwój żeńskich komórek rozrodczych przebiega inaczej niż męskich. Podczas gdy plemniki po osiągnięciu przez mężczyznę dojrzałości płciowej są wytwarzane nieprzerwanie, oocyty powstają wyłącznie w życiu płodowym. Po uformowaniu przechodzą w wieloletni stan uśpienia – fazę diktiotenu – w którym proces mejozy zostaje zatrzymany. Uśpienie to kończy się dopiero w momencie owulacji danego oocytu.
Molekularny klej słabnie z wiekiem
Prawidłową organizację materiału genetycznego do chwili owulacji zapewnia kompleks białkowy zwany kohezyną REC8. Działa on jak molekularny klej spajający kopie chromosomów. Zapas REC8 nie jest jednak uzupełniany, a jego działanie słabnie wraz z wiekiem. Utrata tej osłony uważana jest za główną przyczynę nieprawidłowej liczby chromosomów (aneuploidii) w oocytach starszych kobiet. Aneuploidia prowadzi z kolei do niepłodności, poronień oraz zaburzeń genetycznych, takich jak zespół Downa.
Naukowcy z Uniwersytetu Chiba oraz Centrum Badań Dynamiki Biosystemów RIKEN w Japonii, pracujący pod kierunkiem prof. Kei-ichiro Ishiguro, zidentyfikowali białko chroniące REC8 – opisali to w tekście „Oocyte-specific OMC1 is required for maintaining chromosome cohesion through reproductive life”1 opublikowanym w „Nature Aging”. Stosując sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek, porównali aktywność genów w niedojrzałych oocytach płodowych oraz męskich komórkach rozrodczych. Analiza ta – połączona z danymi uzyskanymi od myszy z opóźnioną mejozą – pozwoliła odkryć nieznany wcześniej gen, aktywny wyłącznie w oocytach tuż przed wejściem w stan uśpienia. Zespół nazwał ten gen Omc1, a kodowane przez niego białko – OMC1 (Oocyte-specific Meiotic Chromosome Protein 1). Eksperymenty potwierdziły, że OMC1 występuje na chromosomach dokładnie w tych samych miejscach co REC8 i pozostaje tam od etapu płodowego aż do dojrzałości.
Przyspieszone starzenie komórek bez OMC1
Aby ustalić rolę odkrytej cząsteczki, badacze wyhodowali myszy pozbawione genu Omc1. Gdy ich oocyty weszły w fazę uśpienia, REC8 znikała z chromosomów szybciej niż zwykle. W efekcie nawet w młodym wieku u zwierząt tych obserwowano osłabienie spójności chromosomów i błędy w ich rozdziale – zjawiska typowe dla starszych komórek.
Sytuacja ulegała poprawie po ponownym wprowadzeniu OMC1 do dojrzałych oocytów: poziom REC8 częściowo wracał do normy, a liczba błędów spadała. Wskazuje to, że cząsteczka ta aktywnie utrzymuje kohezynę na właściwym miejscu.
– Na podstawie uzyskanych wyników OMC1 należy postrzegać nie jako czynnik hamujący samo starzenie się, ale jako element podtrzymujący, który wydłuża chromosomalny okres życia komórek jajowych – wyjaśnił prof. Kei-ichiro Ishiguro.
Nowa nadzieja na wydłużenie płodności
Wcześniejsze analizy genetyczne powiązały warianty ludzkiego odpowiednika Omc1 – genu CCDC201 – z przedwczesną menopauzą i wygasaniem funkcji jajników. Badacze przetestowali skróconą wersję mysiego białka OMC1, odpowiadającą jednemu z ludzkich wariantów CCDC201. Zmodyfikowana cząsteczka nie była w stanie przywrócić spójności chromosomów.
Autorzy publikacji wskazali, że odkrycie mechanizmów ochrony chromosomów w oocytach ma kluczowe znaczenie dla zdrowia reprodukcyjnego w społeczeństwach, w których wiek rodzenia dzieci ulega podwyższeniu.
– W dłuższej perspektywie wyniki te mogą przyczynić się do opracowania metod pozwalających na ocenę lub ograniczanie związanego z wiekiem spadku jakości komórek jajowych – dodał prof. Kei-ichiro Ishiguro.
W ciągu najbliższej dekady możliwe będzie opracowanie bezpiecznych metod wspierania funkcji OMC1 przed nieodwracalną utratą kohezyny, co otworzyłoby nowe drogi w leczeniu niepłodności i utrzymywaniu jakości oocytów.
Przypis:
