Новости и мнения

Фермент, необходимый для разрушения митохондриального генома

Ученые показывают, что митохондриальная ДНК-полимераза необходима для разрушения отцовской мтДНК в сперме плодовой мухи.

Most animals inherit mitochondria from their mothers. Большинство животных наследуют митохондрии от своих матерей. Теперь команда ученых показала, что у дрозофилы отцовский вклад митохондриальной ДНК (мтДНК) деградирует в сперме в процессе, который зависит от субъединицы митохондриальной ДНК-полимеразы плодовой мухи, называемой тамас. Их результаты были опубликованы на прошлой неделе (16 марта) в Current Biology .

«Что поразительно в этом исследовании, так это то, что этот ген, тамас, кодирует субъединицу митохондриальной ДНК-полимеразы, которая является ферментом, ответственным за репликацию мтДНК», – сказал Дамиан Доулинг из Университета Монаш в Мельбурне, Австралия, который не участвовал в Работа. «Это совершенно новая функция для этого гена, которая не была известна до этого исследования».

Роль Тамаса «удивительна», сказал Эли Арама из Научного института Вейцмана в Реховоте, Израиль, который не принимал участия в исследовании. «Вместо того, чтобы копировать ДНК, в основном требуется ее деградация», – пояснил он.

Ученые из Университета Калифорнии, Сан-Франциско (UCSF) обнаружили, что Тамас связывается с мтДНК именно тогда, когда мтДНК разрушается во время сперматогенеза дрозофилы . Они использовали РНК-интерференцию (РНКи), чтобы сбить тамас во время сперматогенеза. МтДНК обычно удаляется в зрелых сперматозоидах, но остается в сперматозоидах, подавляющих тамас .

Несмотря на присутствие мтДНК в зрелой сперматозоиде сперматозоидов, уровень отцовской мтДНК был намного ниже, чем ожидалось, у эмбрионов, полученных при оплодотворении этими сперматозоидами. Это предполагает, что множественные механизмы обеспечивают материнское митохондриальное наследование, авторы написали в своей статье.

Исследователи выдвинули гипотезу о том, что способность фермента Тамас разлагать нуклеотиды будет ответственна за разрушение отцовской мтДНК, но они показали, что белок Тамас без экзонуклеазной активности все же приводит к образованию сперматозоидов без мтДНК. Они также обнаружили, что функция репликации Тамаса, по-видимому, не играет роли в устранении отцовской мтДНК.

«Кажется, что каталитическая активность этой субъединицы митохондриальной ДНК-полимеразы не требуется для деградации митохондриальной ДНК, что оставляет у нас много вопросов о механизме», – сказал Арама. «Это не каноническая полимераза или экзонуклеаза [функции], а, вероятно, другая функция этого белка, которую еще предстоит выяснить». Арама отметил, что Тамас может действовать в комплексе с другими белками, способствуя элиминации отцовской мтДНК.

« Требуются дополнительные доказательства, чтобы убедиться, что Тамас непосредственно вовлечен в деградацию», – написал Хансонг Ма из Института Гурдона в Университете Кембриджа в Великобритании, который не принимал участия в исследовании, в электронном письме к «Ученому» .

По словам соавтора Патрика О’Фаррелла из UCSF, еще один открытый вопрос заключается в том, насколько общая роль митохондриальной ДНК-полимеразы в элиминации отцовской мтДНК. «Материнское наследие действительно широко распространено», – сказал он. «Есть несколько исключений, но по большей части они встречаются на протяжении всей филогении, и мы не знаем, используются ли точно такие же механизмы».

«Обычно, когда мы находим такие результаты у плодовых мушек, они широко применимы к животным», – сказал Доулинг The Scientist. «Я бы совсем не удивился, если бы это распространялось на наш собственный вид».

Ма также отметил, что разрушение мтДНК может происходить вне спермы. «В этой статье представлены убедительные доказательства того, что тамас необходим для элиминации мтДНК во время сперматогенеза, – пишет она, – но мы не знаем, является ли эта роль тамаса специфичной для яичка, где мтДНК целенаправленно исключается для обеспечения наследования мтДНК от матери. или [если фермент выполняет эту функцию] в других тканях ».

О’Фаррелл сказал, что его команда затем изучит, происходит ли удаление мтДНК за пределами развития сперматозоидов. «Мы подозреваем, что этот процесс разрушения геномов может играть роль в заболевании и старении», – сказал он. «На данный момент мы не знаем, как далеко это пойдет, но мы сильно подозреваем, что роль в наследовании без родителей будет широко распространена, и мы почти уверены, что это произойдет не только в мужской зародышевой линии, но это случится и в других местах ».

Z. Yu et al., «Митохондриальная ДНК-полимераза способствует элиминации отцовских митохондриальных геномов», Curr. Biol., Doi: 10.1016 / j.cub.2017.02.014, 2017.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *