(Allex/Getty Images) A DNS-ünk átkozottul szorosan be van csomagolva a sejtmagunkba. Mindegyik kromoszóma egy hurok DNS-molekula, amely a hisztonoknak nevezett fehérjék köré van tekeredve, mint egy nagyon apró szál nagyon apró tekercseken.
De a spermiumok még a kromoszómák csomagoló képességét is megszégyenítik.
'Ha a DNS annyi helyet foglalna el, mint egy görögdinnye normál körülmények között, akkor a hímivarsejtek akkorák lennének, mint egy teniszlabda.' – mondja Hubert Schorle, a Bonni Egyetemi Kórház fejlesztéskutatója.
Emberekben és egerekben két fehérje, az úgynevezett protamin helyettesíti a hisztonokat, hogy még sűrűbben csomagolja be a DNS-t, kihasználva a teret. mint a blokkok a Tetris játékban . Ezt a folyamatot hiperkondenzációnak nevezik.
Hogy ez hogyan történik, azt meglehetősen jól értjük, de Schorle és egy kutatócsoport még mélyebbre ásott a hiperkondenzáció folyamatában, és megvizsgálta, mi történik, ha az egyik protaminnal, a PRM2-vel keveredik.
A spermium létrehozásának teljes folyamata során a PRM2 fehérje egy része az úgynevezett N-terminális le van vágva. Ez a levágás vagy hasítás kritikus fontosságúnak tűnik a spermiumok előállításához, nos… spermiumok előállításához.
'A megfelelő PRM2 hasítás ezért kulcsfontosságúnak tűnik a sikeres szaporodáshoz, de a hasított PRM2 domén funkciója és a PRM2 feldolgozása a mai napig nem ismert.' írja a csapat a lapjában.
Hogy felderítsék, mi történik, a kutatók olyan mutáns egereket hoztak létre, amelyeknek nem volt N-terminálisa a PRM2-n, amelyet eltávolítani kellett volna. A spermiumok alapos vizsgálata után a csapat megállapította, hogy a PRM2-t mindenképpen méretre kell vágni, mivel a nem hasított PRM2-vel rendelkező egerek DNS-e teljesen szétesett.
'Az átmeneti fehérjék eltávolítása a hiperkondenzáció során károsodott' – mondja az első szerző, Lena Arévalo, szintén a Bonni Egyetemi Kórházból.
– Ráadásul úgy tűnik, hogy a kondenzáció túl gyorsan megy végbe, és a DNS-szálak elszakadnak.
Ez nem meglepő módon meddő hímekhez vezetett, de csak akkor, ha a PRM2 mindkét kópiája (vagy allélja) elveszett vagy megsérült. Amikor csak egy gén elveszett, az egerek termékenyek maradtak. Az alábbiakban ennek diagramját láthatja.
(Arévalo et al., PLOS Genetics, 2022)
Bár még nincs közvetlen bizonyítékunk erre az emberekre gyakorolt hatásra, lehetséges, hogy az emberi termékenységi problémákat néha a PRM2 hasítási problémái okozhatják. A csapat jelenleg vizsgálja, hogy ez így van-e.
'Csak néhány kutatócsoport elemzi a protaminok szerepét a hiperkondenzációban' mondja Schorle.
'Midáig mi vagyunk az egyetlen laboratórium a világon, amelynek sikerült PRM1- és PRM2-hiányos egérvonalakat előállítani és tenyészteni, amelyeket ma már e fehérjék spermatogenezisben betöltött szerepének tanulmányozására használnak.'
A kutatás ben jelent meg PLOS Genetika .