Млекопитающие, в том числе и люди, рождаются со всеми ооцитами (клетками, которые созревают в яйцеклетки), которые у них когда-либо будут. Но в отличие от многих короткоживущих клеток в организме, некоторые ооциты живы и здоровы даже спустя более четырех десятилетий. Два новых исследования на мышах раскрывают возможную причину этого долголетия – сохранения фертильности и во взрослом возрасте. Яичники, в которых формируются ооциты, содержат белки, которые могут существовать почти так же долго, как и сами животные, и могут помочь ооцитам выжить.
Неясно, демонстрируют ли человеческие белки яичников такую же выносливость. «Это было бы потрясающе», – отметил молекулярный биолог и генетик Джон Лаббадия из Лондонского университетского колледжа. – Мы говорим о белках, которым десятки лет, потенциально способствующих возникновению новой жизни».
У людей 20-недельный женский плод обычно содержит от 6 до 7 миллионов ооцитов. Большинство из них умирает, но около 300 000 доживают до полового созревания, а около 1000 остаются в менопаузе в возрасте около 50 лет. Ооцитам не нужно так долго оставаться у мышей, учитывая их более короткую продолжительность жизни, но животные могут размножаться более года, что намного дольше, чем средняя продолжительность жизни белка. Клетки перерабатывают большую часть молекул в течение нескольких дней.
Но не все белки распадаются так быстро. Долгоживущие белки, которые сохраняются годами у грызунов и десятилетиями у людей, были обнаружены в хрусталике глаза, хрящах суставов, мозге и митохондриях, органеллах клеток, вырабатывающих энергию. Ученые также знали о нескольких постоянных белках в яичниках, но не знали, насколько они распространены.
Чтобы выяснить это, две команды, работающие над новым исследованием, использовали схожие методы для выяснения того, как долго сохраняются белки: кормили самок мышей кормом, содержащим тяжелую версию углерода или азота. Организмы животных встраивали тяжелые элементы в свои белки, как и их детеныши в матке. Вскоре после рождения детенышей ученые перевели их на пищу, содержащую более легкую, более распространенную форму углерода или азота. Любые белки, которые эти грызуны второго поколения производили до перехода на другое питание, содержали более тяжелый элемент, тогда как белки, произведенные позже, содержали более легкую версию, что позволяло исследователям оценить возраст белков.
Другая группа под руководством биолога Мелины Шу из Института междисциплинарных наук Общества Макса Планка проанализировала ооциты 8-недельных мышей, находящихся на пике репродуктивного периода. Около 10% белков в этих клетках были сформированы, когда животные находились в утробе матери, сообщили они в прошлом месяце в журнале Nature Cell Biology. Чтобы определить, как быстро эти белки разрушаются, исследователи снова использовали стратегию изменения питания, чтобы пометить белки в яичниках взрослых особей в возрасте до 15 месяцев – преклонный возраст для мышей. Математическое моделирование показало, что более 10% белков были полуразрушены, а время распада 50% молекул – более 100 дней, что составляет примерно 13% продолжительности жизни мыши. Многие из них оставались в яичниках большую часть жизни грызунов. Учитывая, как долго живут ооциты у млекопитающих, «имеет смысл говорить о том, что в яичнике содержатся эти долгоживущие белки», – прокомментировала Шу.
Эва Бомба-Варчак, нейробиолог из Пенсильванского университета, и ее коллеги сделали похожие выводы, описанные в статье для eLife. Когда исследователи проанализировали ооциты 7-месячных мышей, они обнаружили, что около 5% белков ооцитов были синтезированы до или вскоре после рождения. К 11 месяцам у грызунов все еще оставалось почти 10% этой долгоживущей группы.
В обоих исследованиях было также обнаружено, что некоторые белки остаются с большей вероятностью, чем другие. По словам нейробиолога Джеффри Саваса из Северо-Западного университета, соавтора исследования eLife, один из них выделяется – это ZP3, который важен, поскольку является рецептором на поверхности яйцеклетки, позволяющим сперматозоидам проникать внутрь. Митохондрии также были богаты долгоживущими белками. Потомство наследует органеллы от своей матери, и прочные белки могут гарантировать, что митохондрии будут здоровыми, когда они передаются через яйцеклетки. «Мать передает все митохондрии следующему поколению, – пояснил репродуктивный биолог Лей Лей из Медицинской школы Университета Миссури. – Они должны быть здоровыми».
Исследователи говорят, что результаты не предлагают очевидных способов повышения функции яичников. Но репродуктивный биолог Йельского университета Аманда Каллен утверждает, что диагностические тесты, основанные на уровнях долгоживущих белков, могут быть полезны для пациентов, обеспокоенных своей фертильностью: «Даже если я не смогу остановить старение яичников, если бы я хотя бы имела возможность предсказать, у кого они будут стареть быстрее, я бы могла своевременно предложить, например, заморозить яйцеклетки».
Постепенное исчезновение долгоживущих белков из яичников может помочь объяснить, почему фертильность снижается после определенного возраста. Франческа Дункан, репродуктивный биолог из Северо-Западного университета и соавтор исследования eLife, говорит, что изначально она думала наоборот, потому что клетки не могут заменить долгоживущие белки и могут накопить со временем так много повреждений, что выйдут из строя: «Я предполагала, что если белок долго функционирует, он должен быть плохого качества».
Ознакомиться с оригиналом статьи на английском языке можно здесь
10:00—18:00 (местное)
