После оплодотворения яйцеклетка убивает отцовские митохондрии и оставляет только свои

Ученые Института Вейцмана показали, как яйцеклетка избавляется от митохондрий сперматозоида и объяснили, почему это происходит. Описанный механизм может помочь усовершенствовать процесс ЭКО.

Отцовские митохондрии (клеточные "электростанции") исчезают вскоре после оплодотворения практически у всех видов – от растений, размножающихся половым путем, грибов и насекомых до млекопитающих, включая человека. Согласно одной из теорий, отцовские митохондрии просто разбавляются гораздо более многочисленными материнскими. Это предположение не лишено оснований, поскольку материнских митохондрий гораздо больше: в зрелой яйцеклетке млекопитающего насчитывается от 100000 до 600000 митохондрий, а в одном сперматозоиде их всего 50-75.

Но есть и другая гипотеза, согласно которой яйцеклетка агрессивно уничтожает митохондрии сперматозоида. Лаборатория профессора Эли Арама из Института Вейцмана в предыдущих исследованиях представила доказательства в пользу этой теории "активного уничтожения". Новое исследование, проведенное под руководством Шарон Бен-Хур, раскрыло молекулярный механизм этого процесса.

Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Сперматозоиды плодовой мушки (дрозофилы) – одни из самых крупных в природе, что делает их хорошей моделью для подобных исследований. Митохондрии сперматозоида дрозофилы не разбросаны хаотично, а скомпонованы вдоль хвоста. Но яйцеклетка плодовой мушки способна разрушить даже такое крупное образование.

Ученые показали, что как только сперматозоид проникает в яйцеклетку, его встречают целые рои везикул. Они покрывают хвост сперматозоида и разлагают его митохондрии на мелкие фрагменты.

"Мы обнаружили, что яйцеклетка использует врожденный иммунитет для уничтожения отцовских митохондрий. В некотором смысле она относится к ним как к опасным нарушителям", – говорит Бен-Хур.

Ученые объясняют, почему отцовские митохондрии должны быть уничтожены. "Одна из возможных причин заключается в том, что отцовские митохондрии могут содержать РНК и другие молекулы, которые вредны для эмбриона", – говорит профессор Арама.

Когда ученые создали эмбрионы мушек-мутантов, неспособные разрушать отцовские митохондрии, эмбрионы не смогли нормально развиваться.

Было начато исследование того, как процесс уничтожения отцовских митохондрий работает у людей. Ученые уже отметили определенное сходство: они обнаружили скопления везикул вблизи хвоста сперматозоида млекопитающего после оплодотворения. Если это сходство подтвердится в ходе дальнейших исследований, можно будет усовершенствовать современные методы ЭКО.

Видео, иллюстрирующее процесс уничтожения митохондрий сперматозоида