Теперь доктор Эли Арама и команда из отдела молекулярной генетики Института Вейцмана обнаружили особые клеточные пузырьки, которые берут начало в яйцеклетке самок плодовых мух и которые активно ищут и разрушают митохондрии отца при оплодотворении.Это исследование, недавно опубликованное в Development Cell, может помочь пролить свет на преобладающие теории. Один считает, что это активный процесс, в котором отцовские митохондрии избирательно разлагаются системой «самопоедания», известной как аутофагия, при которой везикулы, называемые аутофагосомами, поглощают нежелательные структуры клетки.
Но исследование аутофагии было проведено на червях (C. elegans), чья сперма сильно отличается от длинных жгутиковых структур «головы» и «хвоста» как у млекопитающих, так и у сперматозоидов плодовых мух. Хвост состоит из митохондрий: длинной трубки, прикрепленной к скелетной структуре хвоста или намотанной вокруг нее. Как крошечная аутофагосома могла поглотить такую большую структуру — около 2 мм длиной у плодовой мушки?Вторая теория, основанная в основном на мышиных моделях, утверждает, что отсутствие отцовских митохондрий происходит из-за пассивного процесса растворения в море материнских митохондрий.
Но это не могло объяснить, почему определенные генетические маркеры, связанные с аутофагией, все еще обнаруживаются на отцовских митохондриях после оплодотворения.Войдите в особые клеточные пузырьки яйца.
Команда Вейцмана во главе с доктором философии студенты Лирон Гал и Йоав Полити в группе Арамы вместе с бывшим старшим стажером Йоси Калифой и бывшим доктором философии. студентка Лиат Равид и с помощью профессора Звулуна Элазара с кафедры биологической химии обнаружили, что как только сперматозоид входит в яйцеклетку, клеточные пузырьки, уже присутствующие в яйце плодовой мухи, немедленно притягиваются к сперматозоидам, как магнит. Затем они начинают разрушать внешнюю мембрану сперматозоидов и отделяют митохондрии от хвостовой части, которая впоследствии разрезается на более мелкие части, которые затем «съедаются» традиционной селективной аутофагией.Но что это были за пузырьки?
Внимательное наблюдение показало, что они не напоминают аутофагосому, а скорее представляют собой везикулы другого типа, которые обычно участвуют в различных путях. Однако эти везикулы несли маркеры аутофагии. Арама: «Мы не наблюдали классический механизм аутофагии; эти структуры были слишком большими и морфологически отличными, чтобы быть типичными аутофагосомами».Выводы команды предполагают, что особые клеточные пузырьки яйца представляют собой новый тип системы, который представляет собой уникальную комбинацию трех отдельных биологических процессов, пути которых, возможно, отклонились от их классических функций.
Эти новые открытия, которые, по мнению ученых, справедливы и для других организмов с жгутиками, включая людей, могут привести, среди прочего, к пониманию того, почему только четверть беременностей с ЭКО дается сроком. Возможно, эта инвазивная процедура каким-то образом лишает яйцеклетку способности разрушать отцовские митохондрии.
Арама и его команда надеются, что дальнейшие исследования помогут пролить новый свет на множество вопросов, касающихся отцовских митохондрий, с конечной целью — понять митохондриальный оборот и мужскую фертильность.