Изменения в 3D-структуре генома и их влияние на фертильность

Исследование, проведенное учеными UAB на моделях мышей, показывает, как хромосомные перестройки изменяют трехмерную организацию генома в половых клетках. Работа, опубликованная в Nature Communications, открывает новые пути для изучения генетического происхождения бесплодия.

Геном плотно организован (упакован) внутри клеточных ядер. Эта трехмерная (3D) организация генома является фундаментальной, поскольку регулирует экспрессию генов.

Исследование демонстрирует, что 3D-организация генома крайне динамична во время формирования мужских половых клеток (предшественников сперматозоидов) и что нарушения в этой структуре могут влиять на фертильность.

В работе описана 3D-организация генома в половых клетках диких популяций домовых мышей (Mus musculus domesticus) с хромосомными перестройками — изменениями в геноме, которые меняют структуру хромосом. Это исследование представляет собой значительный прогресс в изучении механизмов, генерирующих и регулирующих структуру и функцию генома во время формирования гамет (яйцеклеток и сперматозоидов).

• Процесс мейоза: Половым путем размножающиеся организмы производят гаплоидные гаметы (с одним набором хромосом) в результате двух последовательных клеточных делений, которым предшествует один раунд репликации генома. Во время этого процесса (мейоза) организация генома строго регулируется, чтобы обеспечить рекомбинацию — фундаментальный механизм поддержания генетического разнообразия организма путем обмена гомологичными хромосомами родителей.
• Влияние перестроек: Исследование показывает, что как динамика организации генома во время формирования гамет, так и рекомбинация нарушаются наличием хромосомных перестроек.
• Механизм: Хромосомные перестройки влияют на укладку хромосом внутри ядра половых клеток, что нарушает процесс спаривания гомологичных хромосом и мейотическую рекомбинацию.

Значение исследования:

• Результаты прокладывают путь для новых исследований генетических механизмов, ответственных за бесплодие.
• Они указывают на важность трехмерного геномного контекста, в котором происходит рекомбинация, где такие факторы, как хромосомные перестройки, могут формировать геномный состав вида.
• Определение механизмов, регулирующих структуру и функцию генома во время формирования гамет, является фундаментальным, поскольку нарушение этого процесса может вызывать расстройства, такие как бесплодие и изменение числа хромосом (например, трисомия-21).