Большинство клеток имеют по две копии каждой хромосомы — по одной от каждого родителя. Незрелые яйцеклетки начинаются таким образом, но посредством процесса, называемого мейозом, трансформируются в зрелые яйцеклетки, у которых есть только одна копия каждой хромосомы.
В начале мейоза каждая хромосома копирует себя и соединяется с соответствующей парой, образуя группу из четырех хромосом, которые обмениваются генетическим материалом.Эти группы из четырех хромосом, называемые бивалентами, затем разделяются на отдельные пары, и клетка делится. Одна часть продолжается по мере того, как яйцеклетка, а другая часть деградирует.
На второй стадии мейоза отдельные пары хромосом — две сестринские хроматиды, соединенные в середине — разделяются, и яйцеклетка снова делится таким же образом, оставляя единственную зрелую яйцеклетку с одной копией каждой хромосомы.«Мы обнаружили, — объясняет руководитель группы Томоя Китадзима, — что в более старых клетках биваленты иногда рано разделяются, и это приводит к делению сестринских хроматид на первой стадии мейоза, а не на второй».Чтобы определить наиболее распространенный тип ошибок сегрегации, связанных с возрастом, исследователи сначала использовали новый метод визуализации с высоким разрешением для визуализации хромосом в живых яйцеклетках мыши на протяжении всей первой стадии мейоза. Они обнаружили, что хромосомы всегда были правильно распределены в молодых яйцеклетках, но чуть менее 10% старых клеток страдали от ошибок сегрегации.
Более тщательное изучение данных отслеживания хромосом показало, что преобладающим типом ошибки было предварительное деление сестринских хроматид, а не перемещение интактных пар хромосом только к одной из новых клеток.Данные отслеживания также позволили исследователям вернуться в прошлое и посмотреть, что происходило с хромосомами, которые в конечном итоге неправильно сегрегировались.
Они обнаружили, что подавляющее большинство из них были частью бивалентов, чьи связи между парными копиями хромосом стали гиперрастянутыми, а затем оборвались раньше в мейозе, оставив одиночные пары.Затем исследователи подтвердили, что количество однопарных хромосом, также называемых унивалентами, было выше в более старых яйцеклетках мышей и даже в человеческих яйцеклетках, что указывает на то, что ошибки сегрегации, связанные с возрастом, можно отследить до увеличения количества преждевременно разделенных пар хромосом. «Мы были удивлены и довольны тем, что подавляющему большинству ошибок предшествует одно общее событие — двухвалентное разделение», — говорит Китадзима. «Теперь мы можем сосредоточить наши усилия на разработке искусственной связи для подавления преждевременного разделения и на понимании молекулярного механизма, лежащего в основе возрастного снижения бивалентной сплоченности, которое, по-видимому, предшествует этому».