• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
27 июня
Василий Парфенов
6
116 719

Малоизученный белок оказался незаменим для постоянной выработки спермы

2.8

Самцы млекопитающих, в отличие от женских особей, вырабатывают половые клетки практически всю жизнь с момента полового созревания. Нарушения сперматогенеза — один из ключевых факторов мужского бесплодия. Подробное исследование его механизмов потенциально способно улучшить жизни миллионов людей. В США ученые обнаружили ранее неизвестное свойство малоизученного энзима, благодаря которому он оказался незаменим для выработки спермы.

Фактор пожизненного сперматогенеза DOT1L
Кадр из мультсериала Futurama / ©20th Television

Научная работа с описанием открытия и серии экспериментов, результатом которых оно стало, опубликована в журнале Genes & Development. Ее подготовили ученые из Пенсильванского университета (США) при участии коллег из Китая, Японии, а также других американских институтов.

Белок DOT1L встречается во многих эукариотических клетках и во всех клетках млекопитающих. При этом его роль изучена слабо. Исследователи проанализировали паттерны экспрессии кодирующих DOT1L генов и предположили, что одна из его ключевых задач — регулирование мейоза. Это деление клетки со снижением количества хромосом вдвое, у животных так образуются половые клетки. Чтобы проверить гипотезу, ученые провели череду экспериментов на мышах, нарушая работу этого белка на разных стадиях развития животных.

Поскольку DOT1L, очевидно, влияет не только на жизненный цикл половых клеток, на эмбрионах внимание заострять не стали — это повод для другого исследования. Эмбрионы с «выключенным» или «сломанным» этим энзимом просто не выживают. Зато нарушение работы DOT1L в клетках зародышевой линии (стволовые клетки, производящие гаметы) уже родившихся животных не влияет на их жизнеспособность. По крайней мере, в краткосрочной перспективе подопытные самцы мышей выглядели совершенно здоровыми.

Но сперматогенез у таких грызунов быстро прекращался, причем вне зависимости от возраста экспериментального воздействия. Если детенышам «ломали» DOT1L в гоноцитах — первичных стволовых клетках, потомство которых становится сперматозоидами, — производство семени начиналось после наступления полового созревания, но потом быстро прекращалось. Когда энзим блокировали уже взрослым особям, клиническая картина была аналогичной, только наступала почти сразу.

Первые раунды деления клеток зародышевой линии проходили нормально, однако затем стволовые клетки быстро изнашивались. В итоге мыши последовательно теряли способность к сперматогенезу из-за постепенной деградации всего процесса.

Первыми заканчивались сперматогонии, следующими — сперматоциты первого и второго порядков, за ними шли сперматиды и, наконец, сами сперматозоиды. Теоретически виновным в таком эффекте мог быть не только переставший работать DOT1L. Поэтому ученые провели контрольный эксперимент.

Фактор пожизненного сперматогенеза DOT1L
Схематическое отображение процесса сперматогенеза при функционирующем (слева) и при «исправном» энзиме DOT1L. Второй снизу ряд клеток — сперматогонии (мужские стволовые клетки зародышевой линии), после «выключения» или блокирования исследуемого энзима они быстро «выдыхаются» и больше не способны делиться / ©Jeremy Wang, doi:10.1101/gad.349550.122

Клетки зародышевой линии мышей посеяли на питательную среду, но сам энзим в них не блокировали и не удаляли. Вместо этого они получили препарат, специфически мешающий химической активности DOT1L в клетках. Результат оказался аналогичным: культура стволовых клеток практически не росла. А когда такие клетки пересадили взрослым мышам, у них тоже быстро прекратился сперматогенез.

Открытие имеет все шансы послужить на благо терапии бесплодия. Дело в том, что, несмотря на все достижения современной медицины, человечеству до сих пор известно крайне мало факторов, обеспечивающих долговечность стволовых клеток. Особенно если это клетки зародышевой линии. В перспективе находка ученых из США позволит не только корректировать функции сперматогониев в организме млекопитающих, но и превращать соматические (не половые, а относящиеся к остальному телу) клетки в стволовые.

Еще одной не менее важной находкой исследования стала локализация участка генома, за регулирование экспрессии которого «отвечает» DOT1L. Эта группа генов называется HoxC и, в свою очередь, регулирует экспрессию целого спектра иных генов. Причем, как предполагают авторы научной работы, ряд этих генов отвечает за ключевые свойства жизненного цикла стволовых клеток. Все эти вопросы предлагаются к изучению в будущем.

За последние пару десятилетий исследования белка DOT1L (DOT1-like) показали, что он играет важную роль в процессах формирования хроматина. Это комплекс из ДНК и специальных белков (в основном гистонов), помогающих упаковывать гигантскую молекулу с наследственной информацией. В разные периоды жизненного цикла компактизация (плотность упаковки) ДНК меняется на порядки. Также от того, насколько плотно свернут участок молекулы ДНК, зависит его участие в процессах транскрипции либо репликации.

Основа компактной структуры ДНК — нуклеосома. Она представляет собой восемь молекул белков-гистонов (типов H2А, H2B, H3 и H4), вокруг которых, как на бобину, накручивается дезоксирибонуклеиновая кислота. Еще один тип гистонов (H1 — у людей и остальных млекопитающих, Н5 — у птиц) удерживает ДНК снаружи «намотанного» участка и ограничивает нуклеосому. В процессе формирования этого образования и участвует DOT1L.

Он метилирует гистон типа H3 в определенной части молекулы, то есть присоединяет к аминокислоте (в этом случае — к лизину) метильную группу -СН3. В результате меняются химические свойства белка-гистона и он работает во время формирования нуклеосомы иначе.

Какие конкретно эффекты имеет DOT1L на процессы функционирования клеток и целых организмов — вопрос не до конца изученный. Известно, что этот белок играет существенную роль в патогенезе острого лимфобластного лейкоза и других заболеваний, вызванных мутацией гена MLL1 (KMT2A).

Также опубликованное в 2020 году исследование австралийских ученых показало, что DOT1L критически важен для формирования гуморального иммунитета. Он необходим при формировании B-лимфоцитов в костном мозге и определяет их судьбу в органах лимфатической системы. А в минувшем апреле итальянская команда исследователей предложила DOT1L в качестве перспективной мишени для противоопухолевой терапии.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Федеральная программа материнского капитала (и ее региональные аналоги) действительно приводит к тому, что семьи чаще и быстрее решаются завести второго ребенка. К такому выводу пришли сотрудники Исследовательской рабочей группы по экономико-математическому моделированию демографических процессов факультета экономических наук НИУ ВШЭ.

6 августа
Анна Новиковская

Ученые выяснили, что саранча способна не только различать здоровые и раковые клетки по запаху, но и отличать одни линии раковых клеток от других. Теперь эти данные могут быть использованы для создания диагностических устройств, которые смогут обеспечить раннее обнаружение опухолей у пациентов, анализируя состав выдыхаемого им воздуха.

Позавчера, 18:28
Анна Новиковская

Историки долго мучились вопросом, почему древние римляне — те же, что сумели выстроить множество великолепных произведений архитектурного искусства, — с завидной регулярностью изготавливали странно асимметричные игральные кости, похожие на плохо слепленные детские поделки. Теперь у них есть возможный ответ на эту загадку.

6 августа
Сергей Васильев

Наблюдения показали, что планеты — мини-нептуны могут терять атмосферу под действием излучения своих звезд, переходя в группу каменистых планет-сверхземель.

Вчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Федеральная программа материнского капитала (и ее региональные аналоги) действительно приводит к тому, что семьи чаще и быстрее решаются завести второго ребенка. К такому выводу пришли сотрудники Исследовательской рабочей группы по экономико-математическому моделированию демографических процессов факультета экономических наук НИУ ВШЭ.

Позавчера, 18:28
Анна Новиковская

Историки долго мучились вопросом, почему древние римляне — те же, что сумели выстроить множество великолепных произведений архитектурного искусства, — с завидной регулярностью изготавливали странно асимметричные игральные кости, похожие на плохо слепленные детские поделки. Теперь у них есть возможный ответ на эту загадку.

11 июля
Василий Парфенов

Доступность высококачественных и актуальных данных от спутников дистанционного зондирования Земли растет с каждым годом. Такие компании, как Capella Space и Maxar Technologies, несколько лет подряд предлагают всем желающим беспрецедентно дешевые радарные и оптические снимки земной поверхности высокого разрешения. Это позволяет гражданским аналитикам наблюдать за военными объектами по всему миру и находить интересные артефакты.

2 августа
Александр Березин

Если западным странам удастся «лишить Кремль нефтяных доходов», то мир ждет геополитическое землетрясение. Только не обязательно в ту сторону, о которой вы сейчас подумали. На фоне того, что последует за «лишением», шок 1973 года может показаться детской игрой. Naked Science попробует оценить размах «потолочного катаклизма» заранее.

31 июля
Александр Березин

Саудовский принц одобрил строительство гигантского «лежачего небоскреба», который должен стать крупнейшим зданием в истории. Причем еще и самым экологичным в мире. Пресса и соцсети полны возмущенных оценок: «это антиутопия!», «проект сырой!» и тому подобным. Однако чисто технически это не так: «Зеркальную линию» на пять миллионов жителей вполне можно построить. И такое здание в самом деле будет энергоэффективным (и формально безуглеродным). Но у проекта есть другие слабые места, лежащие скорее в сфере науки, нежели техники. Naked Science попробовал разобраться в деталях.

[miniorange_social_login]

Комментарии

6 Комментариев

30.06.2022
-
0
+
Так можно целые нации уничтожать...
Так в итоге, что жрать такое надо, чтобы моглось и хотелось? Где рекомендации простому народу?

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: