Dołącz do nas w mediach społecznościowych:
Udostępnij
Redaktor: Krystian Lurka
Źródło: Nature Aging, PAP

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:

  1. www.nature.com/01245-5.

Menedzer Zdrowia facebook

Działy: Aktualności w Menedżer Zdrowia Doniesienia naukowe Aktualności
Tagi: komórki jajowe oocyty chromosomy płodność kobiet starzenie się komórek jajowych jakość oocytów niepłodność leczenie niepłodności poronienie wady genetyczne zespół Downa menopauza wczesna menopauza wiek a płodność późne macierzyństwo genetyka mejoza kohezyna białko OMC1 REC8 gen CCDC201 Kei-ichiro Ishiguro Nature Aging RIKEN Uniwersytet Chiba medycyna rozrodcza zdrowie reprodukcyjne