Хаос у яйцеклітині

Як правило, раз на місяць у жінок дітородного віку визріває одна яйцеклітина. При цьому природа виконує досить-таки складне завдання, адже передусім ідеться про вірний розподіл хромосомі – носіїв спадкової інформації. У кожній клітині людського організму є 46 хромосом. 23 успадковані від матері й 23 – від батька. Під час запліднення вони зливаються. Коли визріває яйцеклітина, цей процес має відбуватися навпаки. Якщо пояснити спрощено, то виходить, що з клітини з 46 хромосомами мають знову утворитися дві, і кожній з яких є по 23 хромосоми. Адже й спермії принесе для запліднення 23 своїх хромосоми.

Купа помилок

Вчені з Європейської лабораторії молекулярної біології (European Molecular Biology Laboratory, EMLB), що в Гайдельбергу, вперше змогли за допомогою спеціального мікроскопа простежити на прикладі клітини миші за тим, як відбувається цей розподіл материнських і батьківських хромосом у процесі визрівання яйцеклітини. «Ми були дуже здивовані, коли з’ясували, що там дуже часто трапляються помилки», каже Ян Елленберґ з EMLB.

Здивувало вчених передусім те, що в процесі поділу не повинно нічого відбуватися помилково. Бо якщо трапляється помилка, то наслідки просто фатальні: яйцеклітини, в яких забагато чи замало хромосом відмирають або одразу, або після запліднення, що призводить до безпліддя або викиднів. Люди, в клітинах яких більше чи менше 46 хромосом, за невеликим винятками, не можуть вижити. Найвідомішим відомим винятком є люди із синдромом Дауна, у клітинах яких хромосома номер 21 представлена тричі.

Розподіл хромосомі у процесі визрівання яйцеклітини нагадує родео. Клітина намагається за допомогою ниток з білка «зловити» материнські й батьківські хромосоми одного виду й розтягнути їх у протилежні напрямки. Справа в тому, що такий процес є дуже складним саме в яйцеклітині. «Яйцеклітина  набагато більша, ніж нормальні клітини людського тіла. Тому простір, в якому треба розшуковувати й ловити  хромосоми, є дуже великим», - пояснює Ян Елленберґ.

Дивне родео й асистенти для ковбоїв

Утім, окрім цього, під час розподілу хромосом панує справжній хаос. Клітина намагається «виловлювати» носіїв спадкової інформації не двома нитями з білка, а одразу десь 80-ма. Якщо перенести це порівняння на родео, то це означало б, що ковбої намагалися б 80 різними арканами ловити двох биків, до того ж з різних напрямків, а потім розтягувати їх у різні кутки арени. За таких обставин може виникати тільки хаос: приміром, ковбої зловлять одного й того ж бика й тягтимуть його одночасно вперед і назад. У результаті тварина взагалі нікуди не рухалася б. Єдиний вихід – задіяти асистента, який би міг познімати зайві аркани.

Те ж саме відбувається у яйцеклітині, яка саме проводить поділ хромосом, вдалося пересвідчитися дослідникам. Більшість спроб клітини зловити хромосоми за допомогою білкових ниток, не вдаються. І виявилося, що в яйцеклітині є помічники, які виправляють помилки. Ці помічники – білки.

«Усі ці механізми, які коригують неправильні зачіплювання, працюють на повну», - каже Елленберґ. «Практично з кожною хромосомою відбувається схоже: ні, це не та хромосома, нам треба перетнути нитку й пробувати ще раз», - веде далі науковець. Він наголошує також на тому, що помилково хромосоми «ловляться» у 90 відсотках усіх випадків. Тобто 9 з 10 арканів доводиться перетинати, бо вони спіймали не ті хромосоми або відтягли їх не на те місце.

Тобто, ми завдячуємо саме цим допоміжним механізмам у тому, що взагалі виникають життєздатні яйцеклітини й стає можливим процес розмноження. Коли Ян Елленберґ та його колеги цілковито відімкнули за допомогою хімічних речовин таких «помічників», то в процесі визрівання яйцеклітини було втрачено стільки хромосом, що в результаті яйцеклітини вийшли безплідними.

Можливе лікування безпліддя

Головний інтерес дослідників нині зосереджений на тому, щоб встановити, чи впливає вік на функціонування цього допоміжного механізму. Адже відомо, що після 30 років поділ хромосом у жінок відбувається гірше, ніж у молодших жінок. «Ми висуваємо припущення, що частини цього механізму коригування з дедалі вищим віком жінки просто погано функціонують. Але це поки лише гіпотеза», - каже Елленберґ.

Якщо в процесі подальших досліджень гіпотезу вдасться підтвердити, то це може відкрити шлях до розробки медикаментів, які б могли відновлювати активність цих механізмів. Це ж, своєю чергою, означатиме, що можна буде допомагати жінкам, які довший час залишаються без дітей.

Автори: Бриґітте Остерат, Леся Юрченко
Редактор: Христина Ніколайчук