Патологическое бесплодие — это состояние, затрагивающее примерно 7 процентов мужчин, и, как полагают, от 10 до 15 процентов имеют генетическую причину. Тем не менее, точное определение генов, ответственных за состояние, было затруднено из-за большого числа участвующих в создании и развитии сперматозоидов.
В новой статье, опубликованной в журнале Science Signaling , японская команда сообщает о раскрытии механизма, лежащего в основе одной причины бесплодия — неполного развития белков, упаковывающих ДНК в сперматозоиды, и, кроме того, об успехе в повышении фертильности тестируемых мышей путем замены одной аминокислоты на ключевой белок.
В каждой клетке нитевидная ДНК плотно намотана в ядре вокруг бобиноподобных белков, называемых «гистонами». А в сперматозоидах — самых маленьких, которые производят люди, — еще один белок, называемый протамином, необходим для того, чтобы сделать нити еще плотнее.
«Уже около 30 лет известно, что протамины модифицируются и созревают во время развития сперматозоидов, чтобы обеспечить надлежащее функционирование», — объясняет первый автор Кацухико Итох из Высшей школы медицины Киотского университета.
«Это побудило нас раскрыть основной механизм и биологические последствия регуляции протамина, чтобы мы могли видеть, как этот процесс способствует« сперматогенезу »- образованию сперматозоидов».
Команда сосредоточилась на серии шаперонов, белков, которые помогают в обработке других белков. Детальный генетический анализ показал, что шаперон, известный как Hspa4l, является ключом к правильному развитию сперматозоидов, и что его дисфункция имеет последствия, подобные дефициту в гене, называемом Ppp1cc2.
«Дальнейшие исследования показали, что Hspa4l жизненно важен для правильного функционирования фосфатазы Ppp1cc2, регулятора белка», продолжает Ито. «Дисфункция в Hspa41 останавливает Ppp1cc2 от достижения хроматина, что приводит к неспособности дефосфрилатировать протамин 2 в серине 56, и когда протамин 2 не функционирует, сперматозоиды не развиваются».
Получив эти данные, команда создала мышь, в которой серин 56 был заменен на аланин, дефосфомиметик дефосфорилированного серина: единственная аминокислотная замена, которая имела все значение. В сочетании с мутацией, приводящей к неработающему Hspa41, мышь не обнаружила дисфункции в сперматогенезе, эффективно сохраняя фертильность.
Ито подчеркивает, что исследования его команды показывают ценность в изучении модификации протамина в процессе созревания сперматозоидов . Группа надеется еще больше раскрыть сложную сеть взаимодействия генов и модификации белка в сперматогенезе и его дальнейшие последствия для бесплодия.
