Ученые обнаружили ключевое звено репродуктивного старения

Ученые из Северо-Западной медицины впервые выявили популяцию долгоживущих белков в яичниках, которые, вероятно, поддерживают стабильность и долголетие женской репродуктивной системы и могут способствовать репродуктивному старению, согласно недавнему исследованию, опубликованному в eLife.

«Мы создали ресурс для этой области, поскольку теперь у нас есть каталог долгоживущих белков, к которому мы и другие теперь можем обратиться, чтобы понять с точки зрения механизмов, как они способствуют репродуктивному старению», — сказала Франческа Дункан, доктор философии, профессор репродуктивной науки Мемориала Томаса Дж. Уоткинса и соавтор исследования.

По мере старения организма все системы органов постепенно теряют свою функциональность. Однако женская репродуктивная система является одной из первых систем органов, которая стареет, при этом фертильность начинает снижаться у женщин в возрасте около тридцати лет, а репродуктивная функция полностью прекращается в период менопаузы. Репродуктивное старение также связано с потерей количества и качества яйцеклеток, что может привести к бесплодию, выкидышам и врожденным дефектам.

«Яичник млекопитающих состоит из фиксированного и невозобновляемого пула долгоживущих клеток, или ооцитов. У людей они должны оставаться функциональными в течение десятилетий, поэтому вы можете себе представить, насколько эти клетки уязвимы для любого рода повреждений, которые могут произойти в течение этого периода времени», — сказал Дункан, который также является членом Центра комплексного изучения рака имени Роберта Х. Лури при Северо-Западном университете.

Чтобы лучше понять механизмы, способствующие репродуктивному старению, Дункан объединился с Джеффри Савасом, доктором философии, доцентом кафедры неврологии имени Кена и Рут Дэйви в отделении поведенческой неврологии, чтобы изучить влияние потери функции и качества белка в яичниках и ооцитах, или яйцеклетках, которые еще не созрели.

«Вы можете себе представить, что если в клетке есть белки, которые остаются там в течение длительного времени без обновления, это может привести к повреждению долгоживущей клетки», — сказал Дункан.

Используя комплексную методику идентификации белков, разработанную Савасом, которая включала многопоколенную маркировку метаболических стабильных изотопов всего животного и количественные протеомные подходы на основе масс-спектрометрии, исследователи смогли визуализировать и идентифицировать долгоживущие молекулы и белки яичников и ооцитов мышей в определенные временные точки, соответствующие репродуктивному старению женщин.

«В общей структуре яичника, который содержит ооциты и фолликулы, наблюдается большое разнообразие типов клеток, и там экспрессируются очень специализированные белки, поэтому этот орган показался мне богатым для изучения этого аспекта биологии», — сказал Савас, который также является профессором фармакологии и медицины на кафедре нефрологии и гипертонии.

В ооцитах и ​​яичниках мышей исследователи обнаружили, что долгоживущие белки сохранялись после шести месяцев. Однако через 10 месяцев большинство этих белков перевернулись и деградировали. Они также обнаружили повышенное количество подтипов белков в ооцитах, включая гистоновые белки и несколько цитоскелетных белков, а также органоспецифические белки, включая белок ZP3, который помогает опосредовать связывание сперматозоидов с яйцеклеткой во время оплодотворения.

Неожиданно ученые также обнаружили, что большой процент этих долгоживущих белков были митохондриальными белками; известно, что митохондрии, органеллы клетки, вырабатывающие энергию, необходимы для поддержания качества яйцеклеток. Это может означать, что долгоживущие белки необходимы для обеспечения структурной и функциональной целостности ооцитов, сказал Дункан.

«Мы знаем, что с возрастом происходит ухудшение функции митохондрий, но долгоживущие белки никогда ранее не были обнаружены в ооцитах, особенно в отношении их митохондрий», — сказал Дункан.

«Это предполагает, что «строительные леса» яйцеклетки на самом деле создаются очень рано и в конечном итоге, вероятно, надстраиваются новыми белками по мере развития яйцеклетки. Это меняет наше фундаментальное понимание биологии яйцеклетки и то, как мы думаем о том, как этим клеткам удается быть долгоживущими».

Полученные данные подчеркивают роль долгоживущих белков в поддержании и ухудшении состояния женской репродуктивной системы с возрастом.

По словам Дункана, следующим шагом в исследовании станет определение того, являются ли эти долгоживущие митохондриальные белки полезными или вредными для ооцитов с течением времени, и как это влияет на общее качество и выживаемость яйцеклеток.

«Я думаю, что это исследование является прекрасным примером того, как в Северо-Западном университете междисциплинарные исследования могут объединяться в высокоэффективные способы. Было невероятно волнительно и полезно выработать общий язык и применять самые современные технологии в разных дисциплинах для продвижения биологии вперед», — сказал Данкан.

Фото: Франческа Дункан

Важно! Материал подготовлен на основании последних, научно проверенных и актуальных исследований в сфере медицины. Материал, подготовленный журналистом «Lenta.UA», носит исключительно информационный характер и не является призывом к действию или основой для установления медицинского диагноза. Все решения, касающиеся здоровья, должны быть обязательно согласованы с Вашим лечащим врачом, призываем обязательно обращаться к специалистам.