Правильное распределение хромосом в яйцеклетке критично для передачи генетической информации следующему поколению. Ученые из Университета Кюсю (Япония) выяснили, что модификация гистона H3K4me3 в зрелых яйцеклетках мышей не просто маркирует активные гены — она стабилизирует хромосомы и веретено деления, а без нее эмбрион развивается с ошибками.

Результаты опубликованы в издании Journal of Biological Chemistry.

Гистоны — это белки, которые упаковывают ДНК в ядре клетки. Они могут химически меняться: к ним прикрепляются или, наоборот, отщепляются молекулы, и это влияет на доступ к генам.

Одна из таких модификаций — триметилирование гистона H3 (H3K4me3).

Раньше считалось, что она работает только при считывании генов, но оказалось, что в зрелых яйцеклетках (на стадии метафазы II, когда гены уже «молчат») ее очень много.

Нас заинтересовало, зачем H3K4me3 в таких количествах, если гены неактивны, — говорит профессор Кей Миямото, руководитель исследования.

Ученые изучили распределение этой метки в яйцеклетках мышей и обнаружили, что она скапливается у мембраны, особенно вокруг Х-хромосом. Вероятно, это связано с актиновым «колпаком», который определяет положение хромосом.

Когда H3K4me3 искусственно удалили:

• веретено деления (структура, которая растаскивает хромосомы) стало короче и менее стабильным,
• оплодотворенные такие яйцеклетки чаще давали нежизнеспособные эмбрионы.
  Кроме того, у старых мышей уровень H3K4me3 в яйцеклетках снижался — возможно, это одна из причин возрастного бесплодия.

Мы не просто открыли новую функцию известной модификации, но и нашли потенциальную мишень для лечения бесплодия, — объясняет Миямото.

Следующий шаг — понять, как именно H3K4me3 влияет на хромосомы, и попробовать использовать это в клинике.

Открытие японских ученых может помочь в двух направлениях:

• Бесплодие и ЭКО. Если H3K4me3 действительно стабилизирует хромосомы, его искусственная регуляция повысит шансы на успешное оплодотворение, особенно у женщин после 35 лет, где частота ошибок в хромосомах резко растет.
• Диагностика. Анализ уровня H3K4me3 в яйцеклетках мог бы предсказывать их качество до процедуры ЭКО, сокращая число неудачных попыток.

Исследование проводилось только на мышах, а у человека метаболизм гистонов может отличаться. Например, у людей другие паттерны модификаций в яйцеклетках, и пока неясно, будет ли эффект таким же. Кроме того, авторы не проверили, какие именно гены или белки зависят от H3K4me3 — без этого механизм остается «черным ящиком».

Ранее ученые заявили, что ИИ может повысить успешность ЭКО.