Ученые из Мичиганского университета сделали удивительное открытие, которое может перевернуть наше понимание того, как начинается жизнь человека. Оказывается, когда сперматозоид встречается с яйцеклеткой, между родительскими хромосомами происходит настоящая борьба за равновесие, и от ее исхода зависит, разовьется ли эмбрион в здорового ребенка или беременность закончится выкидышем.
Долгие годы биологи считали, что хромосомы отца и матери практически одинаковы в своих ключевых участках. Речь идет о центромерах — особых областях хромосом, которые работают как ручки чемодана: за них цепляются специальные нити, чтобы растащить хромосомы по разным полюсам клетки во время деления. Без правильно работающих центромер клетка не может нормально поделиться. А это критически важно для первого деления оплодотворенной яйцеклетки, когда из одной клетки должны получиться две.
Отцовские хромосомы приходят в яйцеклетку с серьезным недостатком. На их центромерах находится лишь малая часть важнейшего белка CENPA по сравнению с материнскими хромосомами. Без его достаточного количества хромосомы просто не смогут правильно разойтись при делении. Если этот дисбаланс не исправить вовремя, хромосомы могут неправильно распределиться между дочерними клетками. Это приводит к анеуплоидии — состоянию, когда клетки получают неправильное количество хромосом. По статистике, именно она становятся причиной около 40 процентов всех выкидышей на ранних сроках беременности. Кроме того, некоторые формы, если эмбрион все же выживает, приводят к рождению детей с синдромом Дауна или другими хромосомными нарушениями.
Но природа оказалась мудрее, чем мы думали. Эмили Феррел, врач и соавтор исследования, вместе с коллегами проследила, что происходит в эмбрионе мыши сразу после оплодотворения. То, что они увидели, поразило всех. В дело вступает второй белок — CENPC, который работает как рекрутер. Он избирательно накапливается именно на отцовских хромосомах и начинает притягивать туда дополнительные молекулы CENPA из запасов, хранящихся в цитоплазме яйцеклетки. Без выравнивания центромерной силы родительских хромосом нормальное развитие эмбриона невозможно. Самое интересное, что эта асимметрия — не какая-то особенность мышей. Исследователи обнаружили точно такую же картину в человеческих клетках. Более того, оказалось, что количество CENPA в яйцеклетках может сильно различаться не только у разных женщин, но даже у одной и той же в разных яйцеклетках.
Эксперимент открывает новые горизонты для лечения бесплодия. Особенно перспективным выглядит возможность помочь женщинам, чьи яйцеклетки содержат аномально низкие уровни CENPA. Может быть, в будущем врачи смогут заранее проверять уровень этого белка и каким-то образом его повышать, увеличивая шансы на успешную беременность. Прекрасный пример того, как фундаментальная наука может привести к практическим результатам в медицине. Изучая базовые механизмы деления клеток, ученые нашли возможную причину многих случаев необъяснимого бесплодия и ранних выкидышей. Теперь дело за разработкой методов диагностики и лечения, основанных на этом открытии.