Rozwój komórek jajowych przebiega zupełnie inaczej niż w przypadku plemników. Po osiągnieciu przez mężczyznę dojrzałości płciowej plemniki są wytwarzane nieprzerwanie przez całe jego życie. Natomiast komórki jajowe mogą powstawać wyłącznie w okresie płodowym. Kiedy już się uformują, przechodzą w długi stan uśpienia zwany fazą diktiotenu, w której proces podziału komórki (mejozy) zostaje zatrzymany w połowie. To uśpienie kończy się dopiero wraz z owulacją konkretnej komórki jajowej.

Do momentu owulacji komórka jajowa utrzymuje prawidłową organizację chromosomów dzięki obecności kompleksu białkowego zwanego kohezyną REC8. Kompleks ten działa jak klej molekularny, spajając kopie chromosomów utworzone przed zatrzymaniem podziału komórki. Jednak w całym okresie uśpienia zapas kohezyny REC8 nigdy nie jest uzupełniany i jej działanie słabnie z wiekiem. Prawdopodobnie to główny powód, dla którego komórki jajowe starszych kobiet częściej zawierają nieprawidłową liczbę chromosomów (aneuploidia). Aneuploidia jest główną przyczyną poronień, niepłodności i zaburzeń chromosomalnych, takich jak zespół Downa.

Naukowcy z Uniwersytetu Chiba oraz Centrum Badań Dynamiki Biosystemów RIKEN (Japonia) pod kierownictwem profesora Kei-ichiro Ishiguro z Uniwersytetu w Chibie odkryli białko OMC1 , które chroni REC8.

Badacze najpierw porównali aktywność genów w niedojrzałych komórkach jajowych płodu (oocytach) i męskich komórkach rozrodczych, które nie podlegają takiemu samemu długotrwałemu zatrzymaniu, stosując sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek. To porównanie, w połączeniu z danymi uzyskanymi od myszy z opóźnioną mejozą, pozwoliło zidentyfikować wcześniej niescharakteryzowany gen, który jest aktywny specyficznie w oocytach na krótko przed wejściem w fazę uśpienia. Zespół nazwał ten gen Omc1, a jego białko OMC1 – Oocyte-specific Meiotic Chromosome Protein 1 (białko chromosomu mejozy specyficzne dla oocytów). Dalsze eksperymenty wykazały, że OMC1 jest obecne na chromosomach komórki jajowej w tych samych miejscach co kohezyna REC8 i pozostaje tam od etapu płodowego do momentu osiągnięcia dorosłości.

Aby zbadać funkcję OMC1, zespół zmodyfikował genetycznie myszy pozbawione Omc1. Gdy komórki jajowe wytwarzane przez te myszy weszły w długi okres uśpienia, kohezyna REC8 zaczęła znikać z chromosomów wcześniej niż zwykle. W rezultacie nawet młode komórki jajowe tych myszy wykazywały osłabioną spójność chromosomów i błędy w ich separacji, podobne do tych często obserwowanych w przypadku starszych komórek jajowych.

Co istotne, gdy naukowcy przywrócili OMC1 w dorosłych oocytach, poziom REC8 na chromosomach częściowo się poprawił, a błędy chromosomowe zmniejszyły, co sugeruje, że OMC1 aktywnie działa, aby utrzymać REC8 na swoim miejscu. „Na podstawie tych wyników, OMC1 należy postrzegać nie jako czynnik hamujący samo starzenie się, ale jako czynnik podtrzymujący, który wydłuża chromosomalny okres życia komórek jajowych” – zauważył prof. Ishiguro.

Wcześniejsze badania genetyczne zidentyfikowały warianty ludzkiego odpowiednika OMC1, CCDC201, które są związane z wczesną menopauzą i utratą funkcji jajników. Aby zbadać potencjalny wpływ funkcjonalny takich wariantów, zespół przetestował skrócone mysie białko OMC1 odpowiadające jednemu z ludzkich wariantów CCDC201. Skrócone białko nie mogło przywrócić spójności chromosomów.

Autorzy badania podkreślają, że dostarcza ono cennych informacji na temat tego, jak oocyty utrzymują swoje chromosomy, co ma istotne znaczenie dla zdrowia reprodukcyjnego w społeczeństwach, w których średni wiek urodzenia dziecka rośnie.

„W dłuższej perspektywie odkrycia te mogą przyczynić się do opracowania metod pozwalających na zrozumienie, ocenę lub ewentualne łagodzenie związanego z wiekiem spadku jakości komórek jajowych” - wskazał prof. Ishiguro.

W ciągu najbliższej dekady naukowcy mogą znaleźć bezpieczne sposoby na zachowanie lub wspieranie funkcji białka OMC1, zanim dojdzie do nieodwracalnej utraty kohezyny. Stworzyłoby to nowe podstawy dla strategii mających na celu utrzymanie jakości oocytów i wydłużenie okresu płodności.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ zan/