Наша ДНК передается нам от обоих родителей. Однако одно исключение долгое время оставалось загадкой: практически у всех животных, включая людей, митохондриальная ДНК наследуется исключительно от матери, так как ДНК митохондрий отца уничтожается в момент слияния сперматозоида и яйцеклетки.
Новое исследование, проведенное Калифорнийским университетом в Боулдере и опубликованное в Science Advances, проливает свет на природу этого процесса. Оно показывает, что если механизм удаления отцовской митохондриальной ДНК нарушается, это может привести к неврологическим, поведенческим и репродуктивным проблемам во взрослом возрасте. Исследование, проведенное на круглых червях, дает новые понимания о том, что может лежать в основе некоторых митохондриальных заболеваний, которые препятствуют способности тела вырабатывать энергию и затрагивают одного из 5000 человек. Оно также предлагает новый подход к их возможному предотвращению или лечению — простой витамин.
Митохондрии часто называют клеточными батарейками. Они производят аденозинтрифосфат (АТФ), который поддерживает практически все функции клетки. Митохондрии имеют собственную ДНК, которая обычно передается исключительно от матери. «Элиминация» — сложный процесс самоуничтожения отцовских митохондрий.
«Может быть неприятно это слышать, но это правда. Наш материал настолько нежелателен, что эволюция разработала несколько механизмов, чтобы гарантировать его удаление во время репродукции», — шутит руководитель исследования Дин Сюэ, профессор кафедры молекулярной, клеточной и онтогенетической биологии.
Ученые работали с круглыми червями Caenorhabditis elegans, у которых всего 1000 клеток, есть нервная система, кишечник, мышцы и другие ткани. Авторы исследования пытались предотвратить гибель отцовских митохондрий. Исследователям не удалось полностью остановить этот процесс, что свидетельствует о его стойкости, но его смогли задержать на 10 часов. В результате уровень АТФ в клетках эмбрионов червей оказался заметно снижен. Из выживших особей многие имели когнитивные нарушения, странное поведение и трудности в размножении.
Однако при лечении с использованием вещества MK-4 (формы витамина К2, часто применяемой для улучшения здоровья костей) уровень АТФ в эмбрионах восстанавливался, а память, активность и размножение взрослых червей улучшались.
Авторы отмечают, что существует всего несколько задокументированных случаев сохранения отцовской митохондриальной ДНК у взрослых людей. К примеру, 28-летний мужчина испытывал трудности с дыханием, слабость мышц и не переносил физические нагрузки. Другое исследование описывает 17 членов трех несвязанных семей с усталостью, мышечной болью, задержкой речи и неврологическими симптомами. Сюэ предполагает, что в некоторых случаях, как и у червей, простая задержка в процессе элиминации отцовских митохондрий может способствовать трудно диагностируемым человеческим заболеваниям.
Мужские и женские клетки вырабатывают энергию по-разному
В клетке человека нашли десятки ранее неизвестных компонентов
Российские биологи открыли белок, отвечающий за молодость и здоровье мозга