Новый важнейший регулятор женского репродуктивного здоровья открыли ученые биологического и химического факультетов Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. Оказалось, что качество женских половых клеток напрямую зависит от действия теломеразного белка TERP (от Telomerase RNA Protein — англ. «Белок, кодируемый теломеразной РНК»). Избыток или недостаток этого вещества грозит бесплодием. Исследование может помочь улучшить борьбу с женскими репродуктивными нарушениями.
Подробнее о работе корреспонденту «Научной России» рассказали ее авторы — профессор кафедры химии природных соединений химического факультета МГУ, доктор химических наук Мария Петровна Рубцова и доцент кафедры эмбриологии биологического факультета МГУ, кандидат биологических наук Денис Александрович Никишин.
За «производство» белка TERP отвечает теломераза — так называемый фермент «вечной молодости».
Профессор кафедры химии природных соединений химического факультета МГУ, доктор химических наук Мария Петровна Рубцова.
Фото: из личного архива М.П. Рубцовой
«Теломераза — это фермент, состоящий из белка и РНК-субъединицы. Он помогает удлинять концы хромосом, тем самым обеспечивая клетке множество делений и предотвращая ее старение, — объяснила М.П. Рубцова. — РНК-компонент представляет собой часть структуры теломеразы и содержит матричный участок, по которому строятся пресловутые концевые участки хромосом. В нашем организме теломераза присутствует не во всех клетках, а только в тех из них, что должны постоянно делиться (стволовых, половых), а также в клетках, осуществляющих деление периодически, — например, участвующих в иммунном ответе или регенерации тканей. Однако этот фермент активируется и в раковых клетках, поэтому, если мы хотим жить долго и быть здоровыми, нужно уметь правильно регулировать активность теломеразы. Если это удастся, мы не будем стареть. Однако следует избегать гиперактивации этого фермента, чтобы исключить раковую трансформацию».
Долгое время считалось, что теломеразная РНК нужна только для восстановления длины концевых участков хромосом. Однако исследователи МГУ открыли еще одну важную функцию этого компонента.
«Мы обнаружили, что теломеразная РНК может кодировать белок, и провели исследования, позволившие нам это доказать. Далее мы стали изучать функции этого соединения», — сказала М.П. Рубцова.
Фертильность и здоровье будущих детей женщины зависят от того, насколько правильно в ее организме протекает оогенез — развитие яйцеклеток.
Трансгенные мыши, несущие мутацию в последовательности гена TERP.
«От качества созревающих яйцеклеток во многом зависит то, насколько успешным будет эмбриональное развитие на первых этапах. При этом известно, что в процессе оогенеза очень важную роль выполняет собственный механизм аутофагии», — пояснил Д.А. Никишин.
Аутофагия — это «самоочищение», во время которого формирующаяся женская половая клетка уничтожает свои поврежденные компоненты, чтобы те не помешали оплодотворению и успешному развитию эмбриона. Если этот процесс нарушается, получившиеся гаметы могут оказаться некачественными, что чревато бесплодием. До недавнего времени о сбоях оогенеза науке было известно немногое.
Открытие исследователей из МГУ пролило свет на одно из важнейших условий правильного формирования женских половых клеток на самых ранних стадиях развития. Оказалось, что нарушение функции белка TERP снижает интенсивность аутофагии, что ухудшает качество гамет.
«Мы показали, что TERP действительно участвует в регуляции аутофагии, но это очень сложный процесс. К настоящему времени удалось четко установить ассоциацию, что этот белок существует и влияет на активность аутофагии. При этом в зависимости от типа клеток он может как запускать, так и ингибировать ее, — подчеркнула М.П. Рубцова. — Сейчас мы продолжаем исследовать молекулярные механизмы участия TERP в этих процессах как на уровне клеток, так и уже на уровне организма, то есть на моделях мышей, в геном которых внесены изменения, влияющий на активность белка TERP».
Об исследовании рассказали его авторы — профессор кафедры химии природных соединений химического факультета МГУ Мария Петровна Рубцова и доцент кафедры эмбриологии биологического факультета МГУ Денис Александрович Никишин.
Фото на стоп-кадре видео: из личного архива М.П. Рубцовой и Д.А. Никишина
Эксперименты на трансгенных мышах показали, что качество ооцитов ухудшается как при дефиците, так и при избытке теломеразного белка. В обеих ситуациях сбой привел к нарушениям в структуре веретена деления1 при мейозе2. Это повышает риск возникновения хромосомных мутаций и последующего бесплодия.
Еще одно последствие нарушений выработки TERP оказалось довольно парадоксальным: у мышат с недостатком этого белка формировалось больше фолликулов3, чем в норме. Но качество избыточных структур оказалось низким, из-за чего они не могли полноценно обеспечивать функцию размножения.
1Веретено деления — образование, возникающее в животных и растительных клетках при их делении. Участвует в распределении хромосом между дочерними клетками.
2Мейоз — процесс деления, лежащий в основе формирования половых клеток.
3Фолликулы — в данном контексте образования в организме позвоночных животных, в которых развиваются яйцеклетки.
Источники определений
Большая советская энциклопедия (электронная версия). Статьи «Веретено деления клетки» (М.Е. Аспиз) и «Фолликул»
Большая российская энциклопедия 2004–2017 (электронная версия). В.В. Бураков. Мейоз
Изыскания проводились в рамках научно-образовательной школы МГУ «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология». Результаты работы коллектив представил в престижном научном журнале Biomedicines.
Доцент кафедры эмбриологии биологического факультета МГУ, кандидат биологических наук Денис Александрович Никишин.
Фото: из личного архива Д.А. Никишина
«Как я уже сказала, исследования продолжаются. Мы смотрим, как ведут себя клетки в разных стрессовых условиях, подвергаем их различной обработке. Помимо аутофагии, мы изучаем и другие процессы, выполняющие функцию “мусорщиков” в клетке — позволяющие ей “съедать” или выводить наружу плохо функционирующие компоненты <…>, — поделилась М.П. Рубцова. — В дальнейшем мы планируем узнать, участвует ли белок TERP в сперматогенезе, как его активность влияет на стволовые и иммунные клетки».
Открытие перебрасывает «мостик» между биологией развития и клеточным старением. Вероятно, исследование также поможет найти новые способы поддержания женского репродуктивного здоровья.
«Должен оговориться, что исследование выполнено на мышах, и мы не можем переносить это на человека напрямую. Тем не менее между нарушениями функции белка TERP, аутофагией и качеством яйцеклеток выявлена четкая взаимосвязь. И это те процессы, которые могут воспроизводиться в процессе созревания яйцеклеток и у человека <…>, — отметил Д.А. Никишин. — Прежде всего, это открытие, возможно, позволит выявить причины некоторых случаев женского бесплодия неясного генеза. Вероятно, на этот механизм можно будет обращать внимание при диагностике нарушений репродуктивной функции. Конечно, пока не очень понятно, как это компенсировать терапевтически. В этом случае вряд ли возможно генетическое редактирование. Но, если такой сбой будет обнаружен, можно попробовать ориентироваться на нижележащие мишени — в том числе на сам процесс аутофагии, который, возможно, получится медикаментозно поддержать, мягко активировать, чтобы исправить нарушение».
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Источник изображения на превью: freepik / фотобанк Freepik
Фото на странице: из личного архива М.П. Рубцовой и Д.А. Никишина, Междисциплинарная научно-образовательная школа МГУ «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология».
