Один белок контролирует тысячи генов, необходимых для развития сперматозоидов

Исследователи из Медицинской школы Университета Кейс Вестерн Резерв обнаружили, что один белок регулирует целый набор ключевых генов в развивающихся сперматозоидах. Учёные установили, что белок Dazl контролирует сеть генов, необходимых для репликации и выживания развивающихся сперматозоидов. Результаты, опубликованные в Cell Reports, могут заложить основу для будущих исследований терапии мужского бесплодия.

"Хотя было известно, что Dazl очень важен для фертильности и репродуктивного здоровья, его фактическая роль внутри клеток была плохо изучена", — сказала первый автор исследования Лия Загоре, аспирант Университета Кейс Вестерн Резерв. Её работа показала, что Dazl физически связывается с 2290 РНК внутри зародышевых клеток — клеток-предшественников, которые в конечном итоге превращаются в сперматозоиды.

"Эта специализированная клетка требует уникальной регуляции и контроля экспрессии генов, — пояснила Загоре. — Dazl функционирует как мастер-регулятор. Он способствует выработке правильного уровня других белков, которые, в свою очередь, контролируют многие важные процессы в растущих сперматозоидах, включая пролиферацию и выживаемость клеток".

Хотя Dazl связывается с тысячами РНК, не каждое взаимодействие значимо. "Dazl связывается с очень простой последовательностью в РНК — строкой из трёх оснований (G-U-U), которая встречается повсюду в фрагментах РНК. Но мы обнаружили, что G-U-U, с которыми непосредственно связывается Dazl, сильно сконцентрированы в определённом месте на РНК", — сказал научный руководитель Загоре Донни Ликаталози, доцент Центра РНК-науки и терапии. Это место находится прямо перед «полиА-хвостом», который есть на конце почти всех матричных РНК (мРНК), служащих шаблонами для производства белков.

Этот высоко ограниченный паттерн указывает на то, что полиА-хвост является ключевым фактором, определяющим место связывания Dazl. Он функционирует как часть общего механизма доставки, который загружает Dazl на тысячи различных мРНК. Удивительно, но только подмножество (~22%) РНК, с которыми связывается Dazl, по-видимому, регулируется им. Стратегия доставки широка, поэтому многие РНК загружены Dazl, но только для части РНК это взаимодействие приводит непосредственно к положительной регуляции генов.

"Можно думать об этом как о массовой маркетинговой кампании с горсткой респондентов, чьё мнение действительно имеет значение", — сказал Ликаталози. Многие РНК в этом регулируемом подмножестве генов кодируют белки клеточного цикла, что ставит Dazl в центральную роль в регулировании пролиферации клеток в развивающихся сперматозоидах.

Работа стала результатом сотрудничества с Колумбийским университетом и многими центральными лабораториями Университета Кейс Вестерн Резерв. "Только объединив флуоресцентную маркировку клеток, проточную цитометрию и множество инструментов для профилирования и картирования РНК, мы смогли собрать воедино части головоломки, чтобы ответить на давние вопросы о роли Dazl в выживании зародышевых клеток", — отметил Ликаталози. "Теперь мы лучше понимаем молекулярные события, обеспечивающие выживание зародышевых клеток". Загоре добавила: "Изучение Dazl также может дать нам лучшее понимание путей, контролирующих регуляцию клеточного цикла, и механизмов, используемых для координации РНК-сетей".