Группа ученых под руководством ветеринарных исследователей Пенсильванского университета определила ген TEX11, расположенный на X-хромосоме, который при нарушении у мышей делает самцов стерильными и снижает плодовитость самок. Это первое исследование генетических причин бесплодия, которое связывает конкретный ген мейоза половой хромосомы с бесплодием.
Как и у мышей, ген TEX11 также расположен на Х-хромосоме человека. Учитывая, что нарушение TEX11 вызывает азооспермию или неизмеримые уровни сперматозоидов у мышей, мутации в гене TEX11 человека могут быть генетической причиной бесплодия у мужчин. Поскольку у мужчин есть только одна Х-хромосома, которую они унаследовали от своей матери, и, следовательно, только одна копия гена TEX11, любая мутация теоретически может привести к бесплодию. Подобно другим Х-связанным расстройствам, таким как дальтонизм и мышечная дистрофия, генетическая мутация, вызывающая бесплодие сына, может передаваться от его матери.
Исследователи предполагают, что скрининг гена TEX11 может обеспечить предродовой диагноз бесплодия у мужчин.
Исследование, опубликованное в мартовском номере Genes & Развитие, также сообщает о первом специфическом для мейоза факторе, когда-либо обнаруженном на Х-хромосоме. Мейоз – это процесс деления клеток, который производит гаметы у обоих полов. Во время мейоза гомологичные хромосомы подвергаются спариванию, синапсису, рекомбинации и точной сегрегации. Мейоз позволяет обмениваться генетическим материалом между отцовским и материнским геномами для производства генетически разнообразных гамет (сперматозоидов или яйцеклеток). Следовательно, дефекты мейоза являются основной причиной как бесплодия, так и врожденных дефектов.
По оценкам, 15 процентов пар страдают от бесплодия во всем мире, однако генетические причины мужского бесплодия остаются в значительной степени неизвестными. На протяжении десятилетий общепринятое мнение гласило, что Х-хромосома имеет мало общего с мейозом или бесплодием, потому что Х-хромосома заглушается во время мужского мейоза. Это мышление привело к исследованиям фертильности, в которых основное внимание уделялось Y-хромосоме и аутосомам.
Фактически, Джереми Ван, доцент кафедры биологии животных Школы ветеринарной медицины Пенсильванского университета, и его команда обнаружили в более раннем исследовании половых клеток самцов мышей, что почти треть идентифицированных ими генов, специфичных для половых клеток, расположены на Х-хромосоме.
Ван и его команда обнаружили, что половые хромосомы действительно играют роль в мейозе. Хотя эти Х-сцепленные гены, специфичные для зародышевых клеток, подвергаются инактивации на более поздних стадиях мужского мейоза, они играют роль на ранних стадиях. В частности, исследователи обнаружили, что TEX11 образует дискретные фокусы на мейотических хромосомах и, по-видимому, является новым компонентом механизма мейотической рекомбинации. Команда генетически сконструировала мышей-самцов, лишенных функции TEX11, и обнаружила, что это вызывает хромосомный асинапсис в процессе формирования гамет.
Это означает, что гомологичные хромосомы не смогли спариться вместе во время мейоза, и хромосомы образовали меньше кроссоверов, т.е.е. сайты, где они рекомбинируют, на начальных этапах мейоза. Эти неудачи привели к удалению сперматоцитов на более поздних этапах процесса генетической рекомбинации и, в конечном итоге, к мужскому бесплодию.
Исследователи предполагают, что, поскольку TEX11 взаимодействует с SYCP2, неотъемлемым компонентом белкового комплекса, который опосредует синапсис во время мейоза, TEX11 способствует как синапсису, так и генетической рекомбинации и может обеспечивать физическую связь между этими двумя мейотическими процессами.
Источник: Пенсильванский университет