Недавние исследования поставили под сомнение традиционные представления о роли сперматозоидов, которые считались исключительно носителями ДНК. Ученые из Университета Пенсильвании под руководством Колина Конина выяснили, что сперматозоиды могут запоминать молекулы матричной РНК во время своего созревания и впоследствии доставлять их в эмбрион после оплодотворения. Эти выводы были опубликованы в журнале Nucleic Acids Research и обсуждаются на сайте Про Город Пермь.
Исследование сосредоточилось на процессе созревания сперматозоидов после их выхода из яичек, когда они проходят через придаток яичка — изогнутую трубку, где завершается их развитие. Ученые предполагали, что к этому моменту сперматозоиды уже избавились от значительной части клеточного содержимого. Однако, согласно новым данным, это не так.
Авторы исследования установили, что сперматозоиды способны переносить небольшие фрагменты РНК, которые ранее связывались с передачей потомству последствий питания, стресса и физических нагрузок отца. Однако роль матричной РНК оставалась менее изученной. Эти длинные молекулы содержат инструкции для синтеза белков и могут оказывать влияние на развитие эмбрионов.
В ходе исследования ученые секвенировали матричную РНК в сперматозоидах мышей и в клетках придатка яичка, а также в небольших пузырьках, которые транспортируют молекулы между клетками. Результаты показали, что сперматозоиды накапливают матричную РНК по мере продвижения по придатку, что указывает на их активное участие в процессе созревания.
Лабораторные эксперименты подтвердили, что пузырьки из конечного участка придатка могут передавать матричную РНК незрелым сперматозоидам. Эти молекулы совпадали с теми, которые были обнаружены в естественно созревших клетках. Кроме того, исследователи заметили, что часть матричной РНК, присутствующей в зрелых сперматозоидах, отсутствует в неоплодотворенных яйцеклетках, но появляется после оплодотворения, что указывает на возможность их доставки сперматозоидами.
Чтобы оценить влияние матричной РНК на развитие, ученые ввели длинные молекулы РНК в эмбрионы мышей, развитие которых было инициировано без участия сперматозоидов. Этот эксперимент показал, что экспрессия генов в клетках стала больше напоминать картину, характерную для обычных оплодотворенных эмбрионов, что еще раз подтверждает важность матричной РНК.
Исследователи также рассмотрели данные о человеке и выявили, что в зрелых сперматозоидах людей имеются аналоги многих матричных РНК, найденных у мышей. Это может свидетельствовать о существовании схожего механизма и у человека. Биолог Эрик Миска из Кембриджского университета отметил, что данные результаты вписываются в более широкую картину, где различные виды РНК могут перемещаться между тканями организма. Он подчеркнул, что теперь важно понять, каким образом такая информация считывается.
Исследователи пришли к выводу, что сперматозоиды могут передавать не только ДНК, но и молекулярные сигналы, которые могут быть связаны с состоянием организма отца. Однако функциональное значение этих сигналов требует дальнейшего уточнения и изучения.