Как незрелые яйцеклетки годами приостанавливают созревание с помощью белка
Исследователи из Констанца и Гёттингена выяснили, какой белок обеспечивает многолетнюю паузу в процессе созревания ооцитов.
Процесс созревания ооцитов останавливается на несколько лет. Оплодотворение яйцеклетки — центральный процесс человеческого размножения. Сложный биологический процесс превращает незрелые ооциты в способные к оплодотворению. Он начинается в женском эмбрионе и впервые приостанавливается вскоре после рождения. Много лет спустя, с началом полового созревания, ооциты возобновляют созревание.
Удивительно, но в полностью выросших незрелых ооцитах почти не происходит транскрипции — процесса, который обычно постоянно протекает в наших клетках. Во время транскрипции наши гены «копируются» в матричные РНК (mRNA), используемые как чертежи для производства белков.
Однако, когда ооциты возобновляют созревание, они вынуждены полагаться на запасенные матричные РНК, которые были транскрибированы ещё до паузы.
«До сих пор мы не знали точно, как позвоночные ингибируют трансляцию существующих матричных РНК, иногда на годы, тем самым удерживая созревание ооцитов на паузе», — говорит Томас Майер, молекулярный генетик из Университета Констанца.
Белок, нажимающий на паузу
В исследовании, опубликованном в Nature Communications, Майер и его команда вместе с коллегами из Констанца и Гёттингена значительно приблизились к разгадке. Они идентифицировали белок, играющий центральную роль в поддержании спящего состояния незрелых ооцитов: ингибитор трансляции 4E-T.
В экспериментах с удалением белка 4E-T из ооцитов лягушек и мышей команда показала, что этого резкого снижения достаточно, чтобы перезапустить процесс созревания в ооцитах.
«Потеря белка 4E-T во время паузы в созревании привела к широкомасштабному увеличению трансляции матричной РНК в соответствующие белки. В сотрудничестве с Флорианом Штенгелем, экспертом по масс-спектрометрии из Университета Констанца, мы смогли показать, что эти белки включают важные регуляторы процесса созревания и что их активация инициирует следующие шаги в созревании ооцита», — объясняет Майер.
Часть более крупной сети взаимодействий
Исследователи также определили важных партнеров по взаимодействию для 4E-T, которые необходимы для его трансляционно-ингибирующей функции в незрелых ооцитах. В первую очередь, это специфичный для ооцитов RNA-связывающий белок PATL2.
«Основываясь на нашем анализе, мы делаем вывод, что взаимодействие между 4E-T и PATL2 образует ядро более крупной сети взаимодействий между белками, которая позволяет 4E-T накапливаться на специфичных матричных РНК и, таким образом, ингибировать их трансляцию», — объясняет Майер.
Интересно, что мутации в гене 4E-T у человека связаны с преждевременной недостаточностью яичников — особенно ранним наступлением менопаузы, связанной с проблемами фертильности. Результаты этого исследования также будут способствовать лучшему пониманию таких нарушений созревания ооцитов.