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. 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. По материалам конференции ELSO
2002 Рисунок 1 изготовлен на основе рисунка из книги Б. Албертса и др. "Молекулярная
биология клетки" Москва "Мир", 1994, часть 3, с. 52 |
|