Ученые биологического и химического факультетов МГУ им. М.В. Ломоносова совершили значительное открытие в области регуляции женского репродуктивного здоровья. Исследования показали, что на качество женских половых клеток непосредственно влияет активность теломеразного белка TERP (от Telomerase RNA Protein — англ. «Белок, кодируемый теломеразной РНК»). Дисбаланс этого вещества может привести к бесплодию. Данное исследование способно содействовать совершенствованию методов лечения репродуктивных проблем у женщин.
Авторы «Научной России» предоставили «Научной России» подробную информацию о своей работе. Среди них — 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».
«Теломераза — это фермент, включающий в себя белок и РНК-компонент. Благодаря ему удается удлинять участки хромосом, что позволяет клетке делиться неограниченное число раз и замедляет процессы старения, — пояснила М.П. Рубцова. — РНК-компонент является частью структуры теломеразы и включает матричный участок, служащий основой для формирования концевых участков хромосом. В человеческом организме теломераза обнаруживается не во всех клетках, а лишь в тех, которые должны непрерывно делиться (стволовых и половых), а также в клетках, осуществляющих деление эпизодически, например, участвующих в иммунном ответе или регенерации тканей. Однако этот фермент активируется и в раковых клетках, поэтому для долгой и здоровой жизни необходимо уметь корректно контролировать активность теломеразы. При успешной регуляции этого процесса замедляется старение. Однако следует избегать избыточной активности фермента, чтобы предотвратить злокачественное перерождение».
Ранее полагалось, что теломеразная РНК необходима исключительно для поддержания длины хромосомных концов. Тем не менее, ученые из МГУ выявили дополнительную, значимую функцию данного элемента.
«Нами было установлено, что теломеразная РНК способна кодировать белок, и проведенные нами исследования подтвердили это. После этого мы приступили к изучению функций этого вещества», — сказала М.П. Рубцова.
На формирование фертильности и здоровье будущих детей женщины напрямую влияет процесс оогенеза, то есть развитие ее яйцеклеток, и его правильное течение в организме.
«Успешность эмбрионального развития в начале пути во многом определяется качеством созревающих яйцеклеток. При этом, как известно, в процессе оогенеза ключевую роль играет собственный механизм аутофагии, — отметил Д.А. Никишин.
Аутофагия представляет собой механизм «самоочищения», в ходе которого формирующаяся яйцеклетка разрушает поврежденные элементы, чтобы они не препятствовали оплодотворению и нормальному развитию эмбриона. Нарушение этого процесса может привести к образованию некачественных половых клеток и, как следствие, к бесплодию. До недавнего времени ученые располагали ограниченными знаниями о причинах сбоев в оогенезе.
Новое открытие ученых из Московского государственного университета стало важным шагом в понимании процессов, обеспечивающих нормальное формирование женских половых клеток в начале их развития. Исследование показало, что сбой в работе 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. — В настоящий момент мы продолжаем изучение молекулярных механизмов, определяющих участие 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».
Исследования, проведенные на трансгенных мышах, выявили, что снижение и повышение уровня теломеразного белка негативно сказывается на качестве ооцитов. В обоих случаях наблюдались отклонения в структуре веретена деления 1 при мейозе2. Это увеличивает вероятность появления хромосомных изменений и, как следствие, может привести к бесплодию.
Еще одно последствие нарушений выработки TERP оказалось довольно парадоксальным: у мышат с недостатком этого белка формировалось больше фолликулов 3, показатели данного параметра превышали нормативные значения. Однако, качество избыточных структур было неудовлетворительным, что препятствовало нормальному осуществлению репродуктивной функции.
1Веретено деления — процесс, формирующийся в клетках животных и растений во время деления. Он необходим для разделения хромосом между вновь образованными клетками.
2Мейоз — процесс расщепления, который является основой образования половых клеток.
3Фолликулы — это структуры, формирующиеся в организме позвоночных животных, где происходит развитие яйцеклеток.
Источники определений
Электронная версия Большой советской энциклопедии: статьи «Веретено деления клетки» (М.Е. Аспиз) и «Фолликул»
Электронная версия Большой российской энциклопедии, охватывающая период с 2004 по 2017 год). В.В. Бураков. Мейоз
Исследования были выполнены в рамках научно-образовательной школы МГУ, посвященной «Молекулярным технологиям живых систем и синтетической биологии». Результаты работы коллектив представил в престижном научном журнале Biomedicines.
«Как я уже отмечала, исследования не прекратились. Мы наблюдаем за поведением клеток в различных стрессовых ситуациях, подвергаем их различным воздействиям. Помимо аутофагии, изучаются и другие процессы, которые выполняют функцию очистки в клетке – позволяющие ей удалять или выводить наружу неисправные элементы», — сообщила она М.П. Рубцова. — В дальнейшем мы намерены выяснить, задействована ли белка TERP в сперматогенезе, как его активность влияет на стволовые и иммунные клетки».
Новое открытие устанавливает связь между биологией развития и клеточным старением. По всей видимости, данная работа также может способствовать поиску инновационных подходов к поддержанию здоровья женской репродуктивной системы.
«Следует отметить, что исследование проводилось на мышах, и мы не можем напрямую экстраполировать полученные данные на людей. Однако, между нарушениями функции белка TERP, аутофагия и качество яйцеклеток демонстрируют отчетливую взаимосвязь. Именно эти процессы могут протекать в ходе созревания яйцеклеток и у человека <…>, — отметил Д.А. Никишин. — Во-первых, это открытие может способствовать выяснению причин некоторых случаев женского бесплодия, этиология которых до сих пор остается невыясненной. Судя по всему, при диагностике нарушений репродуктивной функции следует учитывать и этот механизм. Однако, пока не совсем ясно, как можно будет компенсировать это состояние с помощью терапии. Вряд ли в данной ситуации возможно генетическое редактирование. Вместе с тем, при выявлении подобного сбоя можно попытаться воздействовать на более ранние этапы – в частности, на сам процесс аутофагии, который, возможно, удастся медикаментозно поддержать и мягко активировать для коррекции нарушения».
Данная новость создана при содействии Министерства науки и высшего образования Российской Федерации
Фотография на странице: из личного архива М.П. Рубцовой и Д.А. Никишина, Межотраслевая научно-образовательная школа Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, посвященная молекулярным технологиям живых организмов и синтетической биологии» .