Sinaptonemski kompleks Nematoda i neplodnost
Jedan od daleko najučestaliji bioloških mehanizama koji uzrokuju opadanje plodnosti (I
generalno nepolodnost) sa starenjem kod ljudi, je disfunkcija tzv. Sinaptonemskog kompleksa (SK). Ovaj
kompleks je proteinske prirode i ima ulogu da poput rajfešlusa poveže dva roditeljska hromozoma i
omogući adekvatnu razmjenu genetskog materijala između istih, npr. u procesu crossing over-a u
mejozi. Poenta je da nakon razmjene nema gubitka niti jednog jedinog nukletidnog baznog para (u
idealnom ishodu), to jeste da hromozomai ostanu kompletni (!) i nakon razmjene, a to je nemoguće bez
adekvatno funkcionišućeg SK.
SK uređuje homologe hromozome duž osovine (poput rajfešlusa između dva homologa
hromozoma) i te osovine su paralelne među hromozomskim parovima. Naizgled nasumična
“geomterija” krucijalna je za adekvatnu razmjenu gena među homologim hromozomima. A ova
razmjena, ključna je za genetičku varijabilnost u ljudskoj populaciji (polimorfizam), koja nam kao
populaciji povećava šansu za preživljavanje i održanje vrste.
Pa opet, kako tačno funkcioniše SK; prvenstveno no kojim to tačno mjestima povezuje
roditeljske hromozome kod ljudi nije sasvim rasvijetljeno. To je i za očekivati, budući da je sam proces (u
kom SK povezuje hromozome na specifičnim mjestima u tačno određenim vremenskim periodima !)
nemoguće reprodukovati u laboratoriji. On se nativno odvija samo u organima živih ljudi, a metode koje
trenutno omogućavaju praćenje aktivnosti SK nisu dovoljno dobre. Zasnivaju se na posmatranju
supstanci sa stabilnom strukturom poput kristalne rešetke, pod skenirajućim elektronskim mirkoskopom
(SEM) a to je neprimjenljivo na “gelaste” strukture poput SK, koje se uz to dodatno konstantno kreću I
mijenjaju oblik u ćeliji.
Možda je ipak rješenje na pomolu. Grupa naučnika sa univerziteta u Juti (“The University of
Utah”, Salt Lake City) na čelu sa autorkom Lisom Kursel, pronašli su metodu kojom se unutarćelijska
dinamika, poput slabih i prolaznih (privremenih) vezivanja tipičnih za SK mogu izučavati. To jeste, makar
kod Caenorhabditis elegans, crva iz grupe Nematoda, i “proslavljenog” model organizma u biološkim
istraživanjima. Za sada. C. elegans su maleni, 1mm dugi, providni crvi koji se lako uzgajaju i posmatraju
pod mikroskopom. Autori su optimistični da bi se metoda mogla lako prilagoditi i za upotrebu na
ljudskim ćelijama.
U ovoj njihovoj metodi naučnici su se koristili tehnikom skrininga genetičkog supresora (or.eng.
“Genetic suppressor screening”), koja se može prilagoditi i za skrining na kompleksnijim višećelijskim
organizmima.
Pomenuta grupa naučnika uzgojila je 50 000 crva sa temperaturno senzitivnom mutacijom, koja
im na određenim višim temperaturama inaktivira SK, i time onemogućava reprodukciju. Skrinovali su
njihov genom, i pročitali redosljed baznih parova kod svih 12 hromozoma (Koliko ove nematode imaju).
Zatim su nematode izložili mutagenskoj hemikaliji koja je izazvala nove mutacije duž njihovih
hromozoma. To su “supresorske mutacije” po kojim je tehnika dobila ime. Potom su ovako mutirane
nematode gajili na temperaturama visokim, koje kod originalnih organizama ne bi dozvolile
reprodukciju. Sada je samo trebalo odvojiti fertilne (plodne) jedninke od neplodnih. Uzgajali su crve u
petri šoljama sa bakterijama koje koriste kao hranu. Fertilne jedinke bi “počistile” bakterijski obrast u
petri šoljama, dok su infertilne nakon nekog vremena ugibale, a kako nisu imale potomstva bakterijski
obrast se razvijao. Sada su naučnici ponovo čitali redom bazne parove nukletidima na DNA lancu u
hromozomima i identifikovali mjesta koja su izmijenjena mutacijom kod fertilnih jedinki. U pitanju su bila
tri gena I tri proteina koje isti proizvode I to: SYP-1, SYP-3 i SYP-4. Pozitivno I negativno naelektrisani
krajevi ovih molekula privlače se poput magneta jedan za drugi organizujući ih u vrlo precizan redosljed
između dva homologa hromozoma C. elegans.
Dakle naučnici su zahvaljujući ovoj novoj metodi identifikovali genske oblasti odgovorne za
adekvatno funckionisanje SK nematoda. Ako bi se ista metoda primjenila kod ljudskih hromozoma,
mogle bi se identifikovati mutacije odgovorne za povećanje učestalosti neplodnosti u starijoj populaciji.
Makar u teoriji (a vjerovatno u skorijoj budućnosti i u praksi). To bi naravno ukazalo na “metu” za nove
terapije a onda bi ostalo pitanje kako povratiti aktivnost ovih proteina, posebno kod mlađih osoba.
Studija je publikovana u PNAS naučnom časopisu (“Proceedings of the National Academy of
Sciences”), decembra prošle godine (2023.). Autori su Lisa E. Kursel, Jesus E. Aguayo Martinez i Ofer Rog.
Priredio: Milorad Vlaović
Izvor: https://attheu.utah.edu/facultystaff/nematode-proteins-shed-light-on-infertility/ (fotografija je
takođe iz istog izvora, izmijenjena za illustrativne svrhe odvje)
