События, вызванные, когда сперма встречает яйцо, не только судьбоносные для родителей, но и очень захватывающие с научной точки зрения, также.Мать всех клетокПосле оплодотворения ДНК от яйцеклетки матери и сперматозоида отца составляет генетический проект эмбриона единственной клетки или зиготы. Поступающая отеческая ДНК содержит модификации, которые облегчают «эпигенетическую память» о ее государстве спермы.
Белки, обеспеченные оплодотворенной яйцеклеткой, действуют, чтобы в основном стереть эту память, чтобы произвести тотипотентный эмбрион, который может дать начало совершенно новому человеку. Механизмы, лежащие в основе естественного перепрограммирования к totipotency, удивительно эффективны, но остаются плохо понятыми. «Чтобы рассмотреть в истинном свете, это, повторно программируя к вызванной плюрипотентности в клеточной культуре занимает несколько дней к неделям, тогда как перепрограммирование к totipotency в зиготах происходит меньше чем за 24 ч», говорит Кикуе Тачибана-Конвальский, который посвящает исследование ее лаборатории пониманию молекулярных тайн яйцеклеток и зигот.Новая жизнь, новая эпигенетикаСообщая об исследовании в научном журнале Cell, венские ученые из Института Молекулярной Биотехнологии (IMBA) обнаружили, что мало того, что клетки оплодотворенной яйцеклетки вызывают эпигенетическое перепрограммирование ДНК спермы, но этот процесс, тесно проверен, чтобы охранять геномную целостность.
«Когда сперма входит в яйцеклетку, плотно уплотненный мужской хроматин должен быть полностью ‘распакован’ и реструктурирован вокруг лесов белка, названных гистонами», объяснила Сабрина Лэдстэттер, первый автор исследования. «Используя оплодотворенные яйца мыши, мы показали, что яйцеклетка активно вызывает demethylation отеческой ДНК – другими словами, это начинает эпигенетическое перепрограммирование, раздевая любую предыдущую эпигенетическую память, переданную от отца. Это позволяет зиготе начинать заново и создавать свою собственную эпигенетическую историю памяти и жизни.
Этот процесс не без рисков: demethylation может вызвать повреждения в ДНК, которая может быть фатальной для нового организма. Известно, что эти повреждения могут привести к фрагментации хромосомы, потере эмбриона или бесплодию».
Молекулярный контрольно-пропускной пунктИсследователи определили механизм наблюдения, который не только контролирует повреждения ДНК, вызванные эпигенетическим перепрограммированием, но также и мерами повреждение.
Они показали, что повреждения в отеческой ДНК, вызванной demethylation, активируют зиготический «контрольно-пропускной пункт», который предотвращает клеточное деление, пока эти повреждения не восстановлены. Этот механизм поэтому гарантирует, что перепрограммирование закончено в одном клеточном цикле и защищает геномную целостность на изменчивой стадии эмбриона единственной клетки.
Интересно, они также нашли, что условия, при которых эмбрионы – культурное влияние строгость ответа контрольно-пропускного пункта.Надежда на лучшее лечение ЭКО?
«Наши результаты имеют потенциальные последствия для улучшения методов экстракорпорального оплодотворения», сказал Кикуе Тачибана-Конвальский, ведущий автор исследования и лидер группы в IMBA. «Будет захватывающе исследовать, как условия клеточной культуры увеличивают внутренние механизмы наблюдения и ремонта зиготы, таким образом приводя к лучшим качественным эмбрионам и потенциально более успешным беременностям».