Білки, відомі через хворобу Альцгеймера, допомагають РНК потрапити в сперматозоїди
Амілоїдні волокна в сім'яній рідині зв'язують молекули РНК, проникають у сперматозоїди й доставляють цей вантаж до ембріона після запліднення.
Науковці з Колумбійського університету з'ясували, що крихітні білкові волокна в сім'яній рідині здатні допомагати молекулам РНК проникати в сперматозоїди. Ці волокна мають амілоїдну структуру, яку зазвичай пов'язують із нейродегенеративними захворюваннями, але тут вона корисна. Дослідження опубліковане в журналі Molecular Cell, повідомляє ScienceAlert.
Амілоїдні волокна в сімені формуються з фрагмента білка, який виробляє передміхурова залоза, і відрізняються від тих, що накопичуються при хворобі Альцгеймера. Вони утворюються поза клітинами в здорових чоловіків і можуть розбиратися. Дослідники зосередилися на невеликому фрагменті ферменту простатичної кислої фосфатази (PAP). Цей фрагмент має позитивний електричний заряд, а РНК, негативний. При змішуванні в лабороторії воні зв'язувалися й утворювали крихітні краплі, які перетворювалися на волокна, що містили РНК.
Першим сюрпризом стало те, що РНК допомагала збирати власний транспортер. «Вантаж допомагає будувати транспортний засіб, який його перевозить», пояснив структурний біолог Ентоні Фіцпатрік. Друге відкриття вразило команду не менше. «Бачити, як сперматозоїди поглинають ці фібрили цілком і переміщують їх глибоко в клітину, вздовж хвоста, через середню частину й до голови, було надзвичайно вражаюче», додав Фіцпатрік.
Як волокна доставляють РНК в ембріон
Щоб простежити за волокнами, науковці прикріпили до створених у лабораторії волокон крихітні золоті частинки й використали бичачі сперматозоїди для детального зображення. Метод кріоелектронної томографії, який будує тривимірні зображення заморожених клітин, показав мічені волокна всередині сперматозоїдів. Подальші експерименти підтвердили, що людські та мишачі сперматозоїди також можуть поглинати ці волокна.
У дослідах із заплідненням мишачих яйцеклітин сперматозоїдам давали волокна з людських фрагментів PАP. Ці людські білкові фрагменти згодом виявляли в двоклітинних ембріонах мишей. Щоб відстежити РНК, дослідники завантажили у волокна молекули з важчими атомами вуглецю й азоту. Мічений РНК потрапляв до ембріонів у більшій кількості, коли були присутні волокна. Ембріони, утворені зі сперматозоїдів, які отримали РНК разом із волокнами, містили щонайменше в десять разів більше білка-маркера, ніж ті, що отримали РНК без волокон.
Відкриття описує новий шлях, яким РНК потрапляє з сім'яної рідини в сперматозоїди, а потім в ембріон. Це допоможе зрозуміти епігенетичні розлади. «Існують метаболічні порушення, такі як інсулінорезистентність, які, як показали недавні роботи, можуть передаватися по батьківській лінії у мишей, і вважається, що РНК є тим самим механізмом», зазначив фізіолог Вільям Маллен. Це також допоможе створити нові інструменти для доставки РНК.
Джерела
- ScienceAlert: Amyloid Fibers Have an Unexpected Role in Sperm, Scientists Discover
Фото: Nadezhda Moryak, Pexels (Pexels License)