В отличие от клеток остального тела, половые клетки содержат половину количества хромосом (они гаплоидны) в результате этого особого типа деления клеток. В мейозе клетка-предшественница — примордиальная половая клетка — продуцирует четыре сперматозоида во время сперматогенеза, в то время как во время оогенеза образуется только один ооцит (остальные три клетки погибают во время процесса).Мыши с дефицитом RingoA, полученные в Лаборатории передачи сигналов и клеточного цикла Небреды, очевидно здоровы, но оба пола полностью бесплодны. После трех лет экспериментов постдокторские исследователи IRB Barcelona Петра Микольчевич и Мичитака Исода описали молекулярный дисбаланс, который возникает во время мейоза в результате отсутствия этого белка.
Это исследование проливает новый свет на ключевой процесс для всех форм жизни, участвующих в половом размножении. «Все мы начинаем жизнь через мейоз, поэтому понимание того, как работает этот процесс, представляет интеллектуальный интерес», — говорит Небреда. Хотя мейоз был впервые описан в конце 19 века, «многие вопросы остаются без ответа», — объясняет этот ученый, обладатель гранта Европейского исследовательского совета.«Не существует хороших моделей in vitro для изучения мейоза. Сложно извлекать сперматоциты и проводить исследования в чашках; их нужно изучать в яичках.
А ооциты еще хуже, потому что яйцеклетки образуются на ранних стадиях развития и работа с эмбрионами технически сложна ».RingoA и Cdk2 — важный тандем в мейозе
Ученые обнаружили, что RingoA является ключевым активатором Cdk2, протеинкиназы, с которой он образует комплекс, необходимый для мейоза. Фактически, генетическая модель мыши с дефицитом Cdk2, о которой 12 лет назад сообщила группа Мариано Барбакида из CNIO, также жизнеспособна, но бесплодна и демонстрирует те же изменения в мейозе, которые наблюдали исследователи из IRB Barcelona.«В биологии, если получены два практически неотличимых фенотипа, это показатель того, что белки выполняют одну и ту же функцию и могут работать вместе».
До сих пор не было известно, что RingoA является ключевым партнером для Cdk2 в мейозе, поскольку Cdk2 обычно образует комплексы с другим семейством белков, называемых циклинами.Исследование демонстрирует, что RingoA активен в теломерах — структурах, которые защищают концы хромосом и где также находится Cdk2. Во время мейоза теломеры позволяют хромосомам прикрепляться к ядерной мембране, что позволяет им обмениваться фрагментами ДНК.
Эта рекомбинация хромосом является важным признаком мейоза.Без комплекса RingoA-Cdk2 теломеры хромосом не прикрепляются к мембране, а скорее плавают в ядре, что приводит к хаотической рекомбинации. Разрывы в ДНК, необходимые для обмена фрагментами, не восстанавливаются, и, таким образом, мейоз не завершается. Следовательно, половые клетки не образуются.
Мужской противозачаточный«Было бы разумно рассмотреть вопрос о разработке мужского противозачаточного средства на основе ингибиторов RingoA-Cdk2», — предполагает Небреда. Точно так же, как женщины производят ооциты во время развития эмбриона, мужчины могут производить сперматозоиды на протяжении всей взрослой жизни. «Если фармацевтическая промышленность хотела бы инвестировать в эту область, у нас есть биохимические методы идентификации ингибиторов».