Генетические мутации могут быть связаны с бесплодием, ранней менопаузой.

Генетические мутации могут быть связаны с бесплодием, ранней менопаузой
Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе определили ген, который играет важную роль в фертильности у многих видов. На фото показан нормальный яичник плодовой мухи (слева) и яичник плодовой мушки с выделенным геном (справа). Самцы и самки животных, у которых отсутствовал этот ген, имели существенно поврежденные репродуктивные органы. Исследование может иметь значение для понимания человеческого бесплодия и ранней менопаузы. Предоставлено: Йонит Цацкис/McNeill Lab.

Новое исследование, проведенное Медицинской школой Вашингтонского университета в Сент-Луисе, определяет ранее неизвестную роль конкретного гена в фертильности. Когда этот ген отсутствует у плодовых мушек, круглых червей, рыбок данио и мышей, животные бесплодны или теряют фертильность необычно рано, но в остальном выглядят здоровыми. Анализируя генетические данные людей, исследователи обнаружили связь между мутациями в этом гене и ранней менопаузой.

Исследование опубликовано 28 августа в журнале Science Advances.

Ген человека, называемый белком мембраны ядерной оболочки 1 (NEMP1), широко не изучен. У животных мутации в эквивалентном гене были связаны с нарушением развития глаз у лягушек.

Исследователи, которые сделали новое открытие, вообще не пытались изучать фертильность. Скорее, они использовали генетические методы, чтобы найти гены, участвующие в развитии глаз у ранних эмбрионов плодовых мушек.

«Мы заблокировали экспрессию некоторых генов у плодовых мушек, но обнаружили, что с их глазами все в порядке», — сказала старший автор Хелен МакНил, доктор философии, профессор Ларри Дж. Шапиро и Кэрол-Энн Утаке-Шапиро и исследователь BJC в Медицинский факультет. «Итак, мы начали пытаться выяснить, какие еще проблемы могут быть у этих животных. Они казались здоровыми, но, к нашему удивлению, оказалось, что они полностью бесплодны. Мы обнаружили, что у них были существенно поврежденные репродуктивные органы».

Хотя он немного варьировался в зависимости от вида, самцы и самки испытывали проблемы с фертильностью из-за отсутствия этого гена. А у женщин исследователи обнаружили, что оболочка, содержащая ядро ​​яйца — жизненно важный отсек, в котором находится половина хромосом организма — выглядела как гибкий шарик.

«Этот ген экспрессируется по всему телу, но мы не наблюдали эту гибкую баллонную структуру в ядрах каких-либо других клеток», — сказал Макнил, также профессор биологии развития. «Это был намек на то, что мы наткнулись на ген, который играет особую роль в фертильности. Сначала мы увидели влияние на мух, но мы знали, что белки являются общими для разных видов. С группой замечательных сотрудников мы также уничтожили этот ген у червей, рыбок данио и мышей. Так захватывающе видеть, что этот белок, который присутствует во многих клетках по всему телу, играет такую ​​особую роль в фертильности. Не будет большим скачком подозревать, что он играет роль и у людей «.

Генетические мутации могут быть связаны с бесплодием, ранней менопаузой
Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе определили ген, который играет важную роль в фертильности у многих видов. Слева — нормальный яичник плодовой мушки с сотнями развивающихся яиц. Справа — яичник плодовой мухи, в котором полностью отсутствует ген NEMP. Он развит слабо, яиц не видно. Предоставлено: Йонит Цацкис/McNeill Lab.

Чтобы изучить эту гибкую, похожую на воздушный шар ядерную оболочку, исследователи использовали метод, называемый атомно-силовой микроскопией, чтобы вонзить иглу в клетки, сначала проникая во внешнюю мембрану, а затем в мембрану ядра. Величина силы, необходимой для проникновения через мембраны, дает ученым возможность оценить их жесткость. Хотя внешняя мембрана была нормальной жесткости, мембрана ядра была намного мягче.

«Интересно спросить, важна ли жесткость ядерной оболочки яйца также для фертильности людей», — сказал Макнил. «Мы знаем, что в этом гене есть варианты, связанные с ранней менопаузой. И когда мы изучили этот дефект у мышей, мы увидели, что их яичники потеряли пул яйцеклеток, с которыми они рождаются, что определяет фертильность на протяжении всей жизни. Итак, , это открытие дает возможное объяснение того, почему у женщин с мутациями в этом гене может быть ранняя менопауза. Когда вы теряете запасы яйцеклеток, вы входите в менопаузу «.

Макнил и ее коллеги подозревают, что ядерная оболочка должна найти баланс между достаточно гибкостью, чтобы позволить хромосомам выровняться, как они должны для репродуктивных целей, и достаточно жесткой, чтобы защитить их от стрессовой среды яичников. С возрастом в яичниках вырабатываются нити коллагена, способные создавать механическое напряжение, которого нет в эмбриональных яичниках.

«Если у вас более мягкое ядро, возможно, оно не сможет справиться с этой средой», — сказал Макнил. «Это может быть сигналом, который вызывает гибель яиц. Мы еще не знаем, но планируем исследования, чтобы ответить на этот вопрос».

В ходе этих исследований Макнил сказал, что они обнаружили только одну другую проблему с мышами, у которых отсутствует этот конкретный ген: у них была анемия, то есть у них отсутствовали эритроциты.

«Нормальные эритроциты взрослого человека не имеют ядра», — сказал Макнил. «Есть стадия, когда ядерная оболочка должна конденсироваться и изгнаться из молодых красных кровяных телец по мере их развития в костном мозге. Красные кровяные тельца у этих мышей не делают этого должным образом и умирают на этой стадии. С дискетой ядерная оболочка, мы думаем, что молодые эритроциты не выживают в другой механически стрессовой ситуации «.

Исследователи хотели бы выяснить, есть ли у женщин с проблемами фертильности мутации в NEMP1. Чтобы установить, является ли такая связь причинной, они разработали человеческие эмбриональные стволовые клетки, которым с помощью технологии редактирования генов CRISPR были присвоены определенные мутации в NEMP1, перечисленные в генетических базах данных как связанные с бесплодием.

«Мы можем направить эти стволовые клетки в яйцеклетки и посмотреть, какое влияние эти мутации оказывают на ядерную оболочку», — сказал Макнил. «Возможно, вокруг ходят совершенно здоровые женщины, которым не хватает белка NEMP. Если это окажется причиной бесплодия, по крайней мере, эти знания могут дать объяснение. Если окажется, что женщины, у которых отсутствует NEMP, бесплодны, необходимо провести дополнительные исследования. сделано до того, как мы сможем начать спрашивать, есть ли способы исправить эти мутации — восстановить NEMP, например, или найти какой-то другой способ поддержать жесткость ядерной оболочки. «/p>

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *