Zapłodnienie komórki jajowej przez plemnik to centralne wydarzenie naszego rozmnażania. Aby z niedojrzałej komórki powstała komórka gotowa do zapłodnienia, konieczny jest złożony biologiczny proces dojrzewania. Rozpoczyna się on już w embrionie żeńskim, jednak zostaje po raz pierwszy zatrzymany krótko po narodzinach. Dopiero w okresie dojrzewania płciowego, wiele lat później, proces ten jest wznawiany.
Zadziwiające jest to, że w niedojrzałych oocytach, kiedy osiągną już pełny rozmiar, niemal całkowicie zanika transkrypcja – proces, który normalnie nieprzerwanie zachodzi w naszych komórkach. Transkrypcja polega na tworzeniu „kopii” genów w postaci mRNA, które służą jako matryca do syntezy białek. Tymczasem komórka jajowa podczas ponownego uruchomienia procesu dojrzewania musi polegać na zapasach mRNA zgromadzonych jeszcze przed jego zatrzymaniem.
Według prof. Thomasa Mayera, molekularnego genetyka z Uniwersytetu w Konstancji, dotąd niewiele było wiadomo o tym, jak u kręgowców przez lata możliwe jest utrzymywanie takiego zahamowania translacji i zatrzymania dojrzewania oocytów.
Kluczowe białko blokujące dojrzewanie
W najnowszej pracy opublikowanej w Nature Communications zespół Mayera, wspólnie z badaczami z Konstancji i Getyngi, zbliżył się znacząco do rozwiązania tej zagadki. Udało im się zidentyfikować białko odgrywające centralną rolę w utrzymywaniu „pauzy” dojrzewania komórek jajowych – tzw. represor translacji 4E-T.
Eksperymenty przeprowadzone na oocytach żab i myszy wykazały, że usunięcie 4E-T wystarcza, aby proces dojrzewania został odblokowany. Brak tego białka powoduje szeroką aktywację translacji mRNA, w tym także tych kodujących kluczowych regulatorów kolejnych etapów dojrzewania oocytów. Raz uruchomione, mechanizmy te inicjują dalsze etapy dojrzewania komórki.
Sieć interakcji białkowych
Badacze zidentyfikowali również partnerów oddziałujących z 4E-T, którzy są niezbędni dla jego funkcji tłumienia translacji w „uśpionych” komórkach. Najważniejszym z nich okazało się białko PATL2, wiążące RNA, występujące specyficznie w oocytach. Z analiz wynika, że to właśnie interakcja 4E-T z PATL2 tworzy rdzeń większej sieci białkowych powiązań, które umożliwiają wiązanie 4E-T z mRNA i tym samym skuteczne blokowanie ich translacji.
Znaczenie kliniczne
U ludzi mutacje w genie kodującym 4E-T powiązano z przedwczesną niewydolnością jajników, czyli nietypowo wczesnym wystąpieniem menopauzy, prowadzącym do zaburzeń płodności. Wyniki obecnej pracy pozwolą lepiej zrozumieć mechanizmy stojące za takimi zaburzeniami dojrzewania komórek jajowych i potencjalnie przyczynią się do opracowania nowych strategii diagnostycznych i terapeutycznych w leczeniu niepłodności.
Źródło: Nature Communications, Translational repression by 4E-T is crucial to maintain the prophase-I arrest in vertebrate oocytes
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-62971-9
