Идентифицирован "регулировщик" мейоза, влияющий на фертильность и врожденные дефекты

Исследователи из Нью-Йоркского университета и Института биомедицинских исследований Уайтхеда определили механизм, который играет роль "регулировщика" в мейозе — процессе клеточного деления, необходимом для размножения. Результаты, опубликованные в журнале eLife, проливают новый свет на фертильность и могут помочь лучше понять факторы, ведущие к врожденным дефектам.

Большинство клеток организма содержат два набора хромосом — от матери и от отца. Однако половое размножение зависит от производства гамет (яйцеклеток и сперматозоидов) с одним набором хромосом, что происходит в ходе специализированного деления — мейоза.

В этом процессе материнские и отцовские версии каждой хромосомы спариваются и обмениваются участками ДНК (гомологичная рекомбинация). Это "перетасовка" приводит к появлению хромосом с новыми комбинациями генов. Однако для нормального развития хромосомы должны быть реплицированы до их перетасовки. Нарушение этого порядка ставит под угрозу репродукцию и может вызвать ряд врожденных дефектов, в частности, синдром Дауна.

Исследователи изучили почкующиеся дрожжи — модельный организм, чья репликация и регуляция хромосом схожи с человеческими. Путем серии манипуляций с ингибированием активности отдельных белков они обнаружили два ключевых фермента:

• Mec1 (аналог человеческого ATR, подавляющего опухоли).
• DDK — жизненно важный координатор перетасовки хромосом.

Было установлено, что Mec1 "ощущает", когда хромосомы реплицируются, и передает молекулярный сигнал "ждать" ферменту DDK. Таким образом, Mec1 действует как регулировщик, позволяющий завершить репликацию хромосом, прежде чем дать DDK разрешение начать перетасовку.

"Мы изолировали контрольную точку, необходимую для жизнеспособности генома и нормального развития. Без этого сдерживающего механизма хромосомы могут оказаться необратимо сломанными во время мейоза", — пояснил соавтор работы Андреас Хохваген.