• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
366
В снижении мужской плодовитости под действием тепла виноваты «прыгающие гены»
Биология

В снижении мужской плодовитости под действием тепла виноваты «прыгающие гены»

Давно известно, что такие обычные вещи, как горячая ванна или слишком теплое нижнее белье, могут привести к мужскому бесплодию из-за снижения качества спермы. Однако лишь недавно биологи выявили молекулярные механизмы, которые при повышении температуры вызывают повреждение ДНК в сперматозоидах

У человека, как и у многих животных, производство мужских половых клеток (сперматозоидов) чувствительно к повышению температуры. В отличие от женских половых клеток (яйцеклеток), оптимальная температура сперматогенеза у человека на один-два градуса ниже температуры тела, и повышение ее всего лишь на один градус может привести к мужскому бесплодию. Но механизмы этого явления до конца не изучены.

Ученые из Университета Орегона (США) в экспериментах на модельном объекте – круглом черве Caenorhabditis elegans, выяснили, что уже кратковременное, двухчасовое повышение температуры на 2°C приводит к 25-кратному увеличению количества двухцепочечных разрывов ДНК в предшественниках половых клеток червей. Яйцеклетки, оплодотворенные такой поврежденной спермой, часто оказываются нежизнеспособными.

Чтобы найти «виновника», ученые проверили ферменты, работающие с ДНК во время деления клеток. Оказалось, что повышение температуры активирует транспозазу Tc1, которая способствует перемещению по ДНК так называемых прыгающих генов (транспозонов). Эти мобильные генетические элементы составляют значительную часть геномов многих организмов и способны менять свое положение на хромосомах. Их перемещения могут приводить и к образованию двухцепочечных разрывов ДНК.

Среди всех повреждений молекулы ДНК наиболее опасными для клеток являются двухцепочечные разрывы, а также кластерные повреждения из комбинации AP-сайтов, окисленных оснований и разрывов в пределах 1—2 витков спирали ДНК. Подобные повреждения обычно возникают под действием ионизирующего излучения и некоторых лекарственных препаратов. По: (Косова, Лаврик, Ходырева, 2014)

В развивающихся половых клетках «прыжки» транспозонов обычно подавляются, однако в предшественниках сперматозоидов этот контроль при повышении температуры перестает работать. Что и было подтверждено в исследовании: у «подогретых» особей C. elegans транспозоны располагались в других участках генома по сравнению с червями, жившими при обычной температуре.

С чем же связана такая «тепловая» дискриминация по отношению к половым клеткам? Дело в том, что перемещения мобильных элементов по хромосомам могут влиять на закодированную в них генетическую информацию, так что по факту они являются одной из сил, управляющих эволюцией геномов. Крупные женские яйцеклетки образуются в течение ограниченного времени в ограниченном числе, а мелкие сперматозоиды вырабатываются в большом количестве на протяжении всей жизни взрослого человека. Многочисленность и постоянное воспроизводство мужских половых клеток позволяет некоторым из них иметь генетические «ошибки». Зато не фатальные мутации, образующиеся в сперматозоидах в результате «прыжков» транспозонов, могут стать источником новых генных вариантов и повысить изменчивость в популяции.

Помимо фундаментального, у этого исследования есть и практическое значение: изучение описанных механизмов может способствовать пониманию того, как может измениться мужская фертильность в ответ на изменения климата.

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!