Новости науки 15.07.02. Как поставить на промышленные рельсы
партеногенез.
С помощью скрининга библиотеки мышиного генома обнаружена новая
изоформа фермента фосфолипазы С. Использование этой формы фермента
позволяет поставить на промышленные рельсы партеногенез, то есть
развитие яйцеклетки без оплодотворения. Партеногенез - редкое событие
в природе, не говоря уж об истории человечества. Техника индукции
партеногенеза у млекопитающих всегда была уделом лишь выдающихся
экспериментаторов.
На рисунке 1 показана схема оплодотворения яйцеклетки у мышей.
Сперматозоид связывается со специальной зоной на яйцеклетке (1),
под действием ферментов на головке спермия оболочка яйцеклетки растворяется
(2). Далее сперматозоид располагается по касательной к яйцеклетке
(3), мембраны клеток сливаются (4), содержимое клеток объединяется
и начинается развитие нового организма. Оплодотворяющее действие
спермы можно воспроизвести, если инъецировать в яйцеклетку головки
спермиев. Но если инъецировать экстракт сперматозоидов, который
не содержит генетического материала, деление начинается все равно,
а новый организм будет развиваться по партеногенетическому пути.
Это свидетельствует о том, что в экстракте содержится некая субстанция,
сообщающая яйцеклетке, что пора начинать деление.
Изменение концентрации кальция в цитоплазме - один из путей передачи
сигнала в клетке. Некий стимул, например гормон, связывается с рецептором
на поверхности клетки (Рис. 2), комплекс гормон-рецептор активирует
фермент фосфолипазу С (ФЛ-С). Под его действием образуется трифосфоинозитол.
Трифосфоинозитол связывается с внутриклеточными рецепторами и вызывает
обратимый выброс кальция из внутриклеточных депо в цитоплазму. В
цитоплазме клетки начинаются колебания (осцилляции) концентрации
кальция, что и вызывает клеточный ответ. Например, было показано,
что именно осцилляции кальция служат сигналом для начала деления
яйцеклетки.
Рис.2
Деление яйцеклетки получали и после инъекции в нее трифосфоинозитола.
Из этого был сделан логичный вывод, что именно ФЛ-С, попадающая
в яйцеклетку с содержимым сперматозоида, активирует процесс развития.
Но к большому удивлению исследователей инъекция собственно ФЛ-С
не давала такого эффекта.
До последнего времени были известны 4 изоформы мышиных сперматозоидов,
но Марк Лерман (Mark Larman) и Карл Шванн (Karl Swann) из отдела
анатомии Лондонского университетского колледжа предположили существование
пятой формы ФЛ-С. Их работа была доложена 30 июня на конференции
ELSO
2002 (European Life Scientist Organization). Авторы провели
поиск в базе данных мышиного генома последовательностей нуклеотидов,
аналогичных последовательностям, кодирующих белки типа ФЛ-С. Поиск
увенчался успехом. Белок, кодируемый найденной последовательностью,
получил название ФЛ-С-zeta.
Инъекция мРНК, кодирующей ФЛ-С-zeta, в мышиные яйцеклетки вызвала
точно такие же осцилляции кальция, какие наблюдаются при оплодотворении.
Затем в течение 24 часов 78% яйцеклеток поделились на две, через
96 часов 62% достигли стадии бластоциста. То есть такой стадии развития
зародыша, когда развитие in-vitro невозможно и зародыш необходимо
имплантировать в матку. Такая скорость развития абсолютно совпадает
с искусственным оплодотворением in-vitro. Однако, авторы пока еще
не дали ответ на вопрос: с чем же связано различие в действии разных
изоформ ФЛ-С?
Использование пятой изоформы ФЛ-С открывает широкие перспективы
для применения партеногенетического развития: от "копирования" высокопродуктивных
сельскохозяйственных животных до воспроизводства исчезающих видов.
Кроме этого, использование антител к ФЛ-С-zeta может послужить для
диагностики мужского бесплодия.
|