Подвижность сперматозоидов у мышей зависит от белка H3mm15 — варианта гистона, который отличается от ближайшего «родственника» всего тремя аминокислотами. У животных без этого белка нарушается структура семенников, а сперматозоиды теряют подвижность. Исследование провела группа профессора Акихито Харады из Университета Кюсю в японском Фукуоке. Статья опубликована в журнале Nucleic Acids Research.
Гистоны — это белки, работающие как катушки, на которые наматывается ДНК: они помогают упаковать геном и управляют активностью генов. H3mm15 — вариант гистона H3.3, отличающийся от него всего тремя аминокислотами из более чем сотни. Ген, кодирующий этот белок, активен преимущественно в семенниках мыши. Это и подтолкнуло исследователей к изучению его роли в сперматогенезе — процессе образования сперматозоидов.
Чтобы проверить функцию H3mm15, команда под руководством профессора Харады создала мышей с удаленным геном. У таких животных нарушилось строение семенных канальцев — трубочек, в которых созревают сперматозоиды, — и изменилась работа генов, отвечающих за переход клеток в мейоз (особое деление, в результате которого образуются половые клетки).
Биохимические эксперименты показали, что H3mm15 формирует менее устойчивые элементарные частицы хроматина, чем обычный H3.3, и при этом ведет себя в клетке более динамично. Ключевую роль в таком поведении играет глутамин в 100-й позиции белка: его замена на соответствующую аминокислоту из H3.3 заставляла H3mm15 вести себя почти как обычный H3.3.
«Гистоновые варианты, которые выглядят почти одинаково, все же обладают разными структурными и клеточными свойствами и биологическими ролями», — отметил профессор Харада. Три аминокислотные замены в H3mm15 связаны с изменениями в поведении хроматина, и эти различия могут поддерживать нормальный сперматогенез у мышей.
Результаты подтверждают модель «гистонового штрих-кода», согласно которой близкие варианты H3.3 выполняют разные задачи за счет неодинаковой локализации в геноме, разной устойчивости и динамики. Поскольку H3mm15 — вариант гистона, найденный у мышей, для применения этих знаний в медицине человека потребуются дополнительные исследования.
В долгосрочной перспективе понимание того, как специализированные варианты гистонов регулируют работу генов, может помочь в изучении эпигенетических нарушений, связанных с проблемами сперматогенеза и качества спермы.
Ранее ученые обнаружили в сперматозоидах неожиданный «обрыв» старения.