У медуз нашли рецептор, запускающий созревание яйцеклеток на рассвете

Для успешного оплодотворения животным необходимо выпускать яйцеклетки в строго определённое время. Однако эволюция и механизмы контроля этого процесса у разных видов изучены плохо.

В новом исследовании, опубликованном 3 марта в журнале PLOS Biology, учёные из Сорбонны (Франция) идентифицировали у медуз новый регулятор выхода яйцеклеток. Открытие проливает свет на эволюцию сложного гормонального контроля полового размножения у животных.

Объект исследования:

  • Вид: Clytia hemisphaerica — небольшая морская медуза, распространённая по всему миру.
  • Тип: Стрекающие (Cnidaria), куда также входят анемоны, кораллы и морские ежи.

Ключевая проблема:

Хотя клеточный процесс мейоза (перетасовка хромосом и уменьшение генома) у яйцеклеток всех животных схож, гормональный контроль, обеспечивающий выход яйцеклеток в оптимальное время, сильно различается. У стрекающих он изучен лишь частично.

Известный механизм у Clytia:

  • Превращение незрелых ооцитов (4 набора хромосом) в зрелые яйцеклетки (1 набор) запускается каждое утро.
  • Стимул: свет на рассвете.
  • Сигнал: высвобождение нейропептидного гормона, индуцирующего созревание (MIH), из окружающих тканей.
  • Эффект в ооците: повышение уровня сигнальной молекулы циклического АМФ (cAMP), что типично для активации рецепторов, сопряжённых с G-белком (GPCR).

Ход исследования:

  1. Из генома Clytia выделили 16 GPCR, экспрессируемых в ооцитах.
  2. Используя синтетический MIH в качестве «приманки», определили GPCR, который связывался с ним сильнее всего. Его предположительно идентифицировали как рецептор MIH (MIHR).
  3. Для подтверждения роли этого рецептора ген MIHR мутировали с помощью CRISPR/Cas9.

Результаты:

  • Мутация привела к серьёзным дефектам в развитии и высвобождении яйцеклеток у самок и сперматозоидов у самцов.
  • Аналогичный эффект вызвало введение антитела, блокирующего часть нормального рецептора.
  • Эффект мутации удалось смягчить, обработав мутантов аналогом cAMP, что позволило обойти дефектный рецептор и восстановить передачу сигнала.

Эволюционный контекст:

Филогенетический анализ показал, что обнаруженный рецептор родственен:

  • Большой группе GPCR у других стрекающих.
  • Группе рецепторов пептидных гормонов у позвоночных, включая рецепторы нейропептида Y и гонадотропин-ингибирующего гормона у человека, которые регулируют половое размножение и питание.

Значение открытия:

«Открытие этого рецептора поможет нам понять критический процесс превращения ооцитов животных в яйцеклетки и может выявить важные этапы в эволюции гормональных систем, которые регулируют и связывают половое размножение с питанием у животных», — отмечает соавтор работы Эвелин Хоулистон.