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

К. Муранов