https://bodybydarwin.com
Slider Image

Πώς το σπέρμα ταιριάζει μεγάλα πράγματα σε μικρά μέρη

2021

Το ανθρώπινο σώμα είναι πραγματικά μεγάλο στο να συσκευάζει τεράστια πράγματα σε μικροσκοπικούς χώρους. Το μικρό σας έντερο, για παράδειγμα, έχει μήκος είκοσι πόδια και συμπιέζεται με προσοχή στο έντερο. Ο εγκέφαλός σας έχει περίπου οκτώ εξήντα δισεκατομμύρια νευρώνες (ανάλογα με το ποιος επιστήμονας που ρωτάτε) που έχει μπλοκαριστεί σε 3, 3 κιλά ιστού. Αλλά αυτές οι εργασίες συσκευασίας δεν είναι τίποτα σε σύγκριση με το DNA σας. Το ανθρώπινο γονιδίωμα είναι περισσότερα από τρία εκατομμύρια ζεύγη βάσεων. Εάν το τεντώσατε σε ένα νήμα, θα ήταν, κατά προσέγγιση, μήκους έξι μέτρων και θα έπεφτε στον πυρήνα όλων των κυττάρων σας. Αυτό είναι από μόνο του ένα κατόρθωμα. Αλλά το καθήκον γίνεται ακόμη πιο θαυμαστό όταν σκέφτεστε να πιέσετε το ήμισυ αυτής της πληροφορίας σε ένα σπέρμα, το οποίο είναι μικρότερο από το μέσο κελί σας. (Μια κυψέλη αυγών, για παράδειγμα, είναι περίπου έξι φορές μεγαλύτερο από ένα κύτταρο σπερματοζωαρίων.) Τώρα, μια ομάδα επιστημόνων στο εργαστήριο Cold Spring Harbor πιστεύει ότι τελικά κατάλαβα πώς το αρσενικό σώμα καταφέρνει να το κάνει. Πρόσφατα δημοσίευσαν το έργο τους στο Nature Communications.

Η ανακάλυψη συνέβη εντελώς τυχαία. Ο ερευνητής Alea Mills μελετούσε μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη, που ονομάζεται Chd5. Ανακαλύφθηκε το 2007 και από τότε η έρευνα έχει δείξει ότι είναι εξαιρετική στην καταστολή των καρκινικών όγκων. Έτσι, προκειμένου να καταλάβουμε καλύτερα γιατί συμβαίνει αυτό, η ομάδα της αποφάσισε να γενετικά μηχανική μια δέσμη ποντικών χωρίς την πρωτεΐνη-ελπίζοντας να δει τελικά αν αυτά τα ποντίκια έχασαν την ικανότητα να καταπολεμήσουν τον καρκίνο. Κατά τη διάρκεια της προετοιμασίας για το πείραμα, ο φοιτητής της κατηγορίας Wangzhi Li άρχισε να προσπαθεί να αναπαράγει τα ποντίκια χωρίς Chd5 έτσι ώστε να μπορούν να έχουν αρκετά τρωκτικά για να διεξάγουν την έρευνά τους.

Αλλά από τη στιγμή που δημιουργήθηκαν τα αρχικά ποντίκια, ο Λι είχε πολύ δύσκολο χρόνο να τα συνδυάσει. Χωρίς την πρωτεΐνη, ήταν σχεδόν άγονες. Τι έκαναν τα πράγματα, αναρωτήθηκαν; Αν είχαν βρεθεί κατά λάθος μια παλιά άγνωστη δουλειά, αυτή η πρωτεΐνη; Μήπως κάποιο ρόλο παίζει ρόλο στη γονιμότητα;

Η ομάδα αναζήτησε έναν από τους λίγους εμπειρογνώμονες στον κόσμο που είναι σε θέση να απομονώσουν κύτταρα σπέρματος σε μια προσπάθεια να δουν τι προκάλεσε το πρόβλημα γονιμότητας. Αυτό που βρήκαν ήταν ότι, χωρίς την πρωτεΐνη, το DNA στο εσωτερικό του σπέρματος των ποντικιών ήταν όλοι άσχημα.

Κανονικά, το DNA μας ταιριάζει με τα κύτταρα μας περιτυλιγμένο γύρω από μια δέσμη πρωτεϊνών, που ονομάζονται ιστόνες, όπως και πολλά καρούλια νήματος. Αυτό καθιστά εύκολο για τα κύτταρα μας να ξετυλίξουν το νήμα και να αποκτήσουν πρόσβαση στα ζεύγη DNA που χρειάζονται για να εκφράσουν συγκεκριμένα γονίδια - ή να διατηρήσουν τα ανεπιθύμητα γονίδια στενά συνδεδεμένα και απρόσιτα. Αλλά αυτή η μέθοδος δεν λειτουργεί στο σπέρμα, είναι απλά πάρα πολύ μικρό για τις ιστόνες.

Αποδεικνύεται, με βάση την έρευνα παρακολούθησης της ομάδας σχετικά με το Chd5 και τη δουλειά του στη γονιμότητα, η λήψη του DNA σε ένα κύτταρο σπερματοζωαρίων είναι πολύ πιο πολύπλοκο από το να πάρεις το DNA σε θηλυκό αυγό. Η σπερματέγχυση ξεκινάει ως μια μεγάλη στρογγυλή σφαίρα παραλίας, αλλά περνάει από δεκαέξι στάδια αλλαγών - για παράδειγμα, αναπτύσσει ένα κεφάλι και μια ουρά - πριν εγκαταλείψουν το σώμα στο ταξίδι τους για να γονιμοποιήσουν το αυγό. Και αυτή η πρωτεΐνη που είναι πραγματικά μεγάλη για την καταπολέμηση του καρκίνου φαίνεται να αναλαμβάνει τη δουλειά της συσκευασίας του DNA. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι απαλλάσσονται από τις ογκώδεις ιστόνες και επανασυσκευάζουν τον γενετικό κώδικα σε μικρότερα καρούλια, πρωτεΐνες που ονομάζονται πρωταμίνες, που μπορούν να χωρέσουν μέσα στο σπέρμα και να βοηθήσουν να διατηρηθεί όλο το DNA κανονικά.

Αυτή τη στιγμή είναι μόνο μια συσχέτιση, αλλά σύμφωνα με τους Mills, όταν ήρθε στα ποντίκια που έλειπαν την πρωτεΐνη, ακόμα και όταν η ομάδα ανάγκασαν τη γονιμοποίηση συνδυάζοντας το σπέρμα και τα αυγά σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα, τα πράγματα δεν είχαν επεξεργάζομαι. Κανονικά κάνουν μικρά έμβρυα, αλλά στην περίπτωση αυτή το σπέρμα ήταν θλιβερό. Κανονικά μπορείτε να παρακολουθήσετε τα κελιά χωρίζουν και είναι πραγματικά όμορφο. Αλλά αυτή τη φορά τα πάντα χτυπήθηκαν

Εάν το σκέφτεστε, είναι λογικό ότι αυτή η πρωτεΐνη είναι μεγάλη για την καταπολέμηση του καρκίνου. Ο καρκίνος προκαλείται από μεταλλάξεις στα ϋΝΑ λάθη που γίνονται κατά μήκος του γονιδιώματος που συμβαίνουν φυσιολογικά κατά την αναπαραγωγή ή αφύσικα κατά την έκθεση σε ακτινοβολία και χημικά. Κανονικά, τα κύτταρα διαβάζουν μέσω του DNA τους και τα καθαρίζουν για να διορθώσουν τυχόν σφάλματα. Αλλά αν αυτό το DNA δεν λυθεί και συσκευαστεί σωστά, τα κύτταρα μπορούν να διορθώσουν τυχόν λάθη. (Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι με περισσότερες από τις πρωτεΐνες Chd5 αυξάνεται η πιθανότητα επιβίωσης του καρκίνου, αλλά ακόμα προσπαθούν να καταλάβουν γιατί). Από την πλευρά γονιμότητας των πραγμάτων, τα μωρά που κατά κάποιο τρόπο καταφέρνουν να προέρχονται από αυτή την πρωτεΐνη- η έλλειψη σπέρματος (ένα εξαιρετικά σπάνιο περιστατικό) θα ήταν πολύ πιο πιθανό να έχει ασθένειες που προκαλούνται από το DNA που έχει χτυπηθεί.

Αυτό σημαίνει ότι οι επιστήμονες αρχίζουν να αναρωτιούνται εάν η πρωτεΐνη δεν είναι απλώς ένας μεγάλος μαχητής του καρκίνου, αλλά και αν παίζει ενδεχομένως σημαντικό ρόλο στην αρσενική γονιμότητα. Η ανακάλυψή τους, που έγινε εντελώς τυχαία, είναι αυτή που άλλοι επιστήμονες πιθανότατα θα αναλάβουν και θα μελετήσουν περαιτέρω.

Αυτό είναι τόσο δροσερό για να είσαι επιστήμονας, λέει ο Mills. Υπάρχουν αυτά τα πράγματα που δεν θα μπορούσατε να έχετε ονειρευτεί. Η ζωή είναι απλά καταπληκτική

Οι ενέσεις διοξειδίου του άνθρακα μπορεί να φανούν καλύτερες από τη λιποαναρρόφηση - αλλά υπάρχει μια αλίευση

Οι ενέσεις διοξειδίου του άνθρακα μπορεί να φανούν καλύτερες από τη λιποαναρρόφηση - αλλά υπάρχει μια αλίευση

Ο γρηγορότερος καρχαρίας του κόσμου δεν ταιριάζει με ένα σάκο εύθραυστου δέρματος Hagfish

Ο γρηγορότερος καρχαρίας του κόσμου δεν ταιριάζει με ένα σάκο εύθραυστου δέρματος Hagfish

Τι είναι το «trancing» και γιατί κάνει το σκυλί μου να δρα τόσο περίεργα γύρω από τα φυτά;

Τι είναι το «trancing» και γιατί κάνει το σκυλί μου να δρα τόσο περίεργα γύρω από τα φυτά;