Epigenetyka plemnika – jak przebiegają zmiany epigenetyczne w plemniku w trakcie przejścia przez najądrze

Coraz więcej uwagi poświęcane jest w ostatnich 10 latach roli epigenetyki i jej mechanizmów w rozrodzie. Do najlepiej zbadanych epigenetycznych mechanizmów molekularnych należy np. modulacja ustawieniem nukleosomów, tworzenie wiązań kowalencyjnych w DNA i w białkach chromatyny (ich metylowanie, acetylowanie, ubiqwitynacja, fosforylacja) oraz tworzenie różnych typów tzw. smallRNA (sRNA) nazywanych też small non-codingRNA (sncRNA, małe niekodujące RNA), które np. przez komplementarne łączenie się z nicią DNA wyciszają lub aktywują jakieś jej odcinki. Wiadomo już z pewnością, że plemniki poza swoim DNA (w sensie ułożonych w kolejności par nukleotydów) przekazują do tworzonego zarodka także pakiet informacji epigenetycznych, które jak się okazuję nabywają między innymi w trakcie swojego przejścia przez najądrze. Okazuje się, że zawartość sRNA w plemnikach mysich jest inna w momencie kiedy opuszczają one jądra, w trakcie przechodzenia plemników przez przewód najądrza (co trwa u myszy około 10 dni) i w momencie kiedy są one gotowe do opuszczenia najądrza (w ogonie najądrza). Jak potwierdziły badania zmiany te spowodowane są transportem sRNA (głównie typów microRNA i tRFs) syntetyzowanych w komórkach nabłonka najądrza do plemników. Dzieje się to za pośrednictwem epididymosomów.

Ciekawej obserwacji dokonano wstrzykując plemniki z różnych odcinków przewodów wyprowadzających plemniki (pobrane z jądra, głowy najądrza – czyli jego początkowe odcinka i z ogona najądrza – czyli z jego końcowego odcinka) do oocytu. Okazało się, że zapłodnienie było skuteczne (w sensie wytworzenie zarodka) w przypadkach użycia plemników z każdej z tych 3 grup, jednak po transferze zarodków uzyskanych z plemników pochodzących z początkowego odcinka najądrza nie dochodziło do implantacji zarodków. Ponieważ takiego efektu nie widziano przy użyciu plemników z jąder i z ogona najądrzy, można było przypuszczać, że ta niekompetencja plemników z głowy najądrza jest tylko tymczasowa (i wynikająca z obecności innego zestawu sRNA) i że w trakcie przechodzenia przez najądrze zostaje „naprawiona”. Ciekawym uzupełnieniem tych obserwacji było wyizolowanie fragmentów sRNA znajdujących się w końcowej części najądrza i podanie ich bezpośrednio do rozwijającego się zarodka uzyskanego po zapłodnieniu plemnikami z początkowego odcinka najądrza (dla przypomnienia – tymi „niekompetentnymi”). Choć wcześniej takie zarodki nie ulegały implantacji, to po „uzupełnieniu właściwego sRNA” dochodziło przy ich użyciu do ciąży i urodzenia się młodych.

Jest to kolejny dowód na to, jak istotne jest dojrzewanie plemników w najądrzu (teraz już wiemy, że nie tylko z powodów fizjologicznych, nabywania kompetencji ruchu, ale także do nabycia odpowiedniego ładunku epigenetycznego).

Opracowanie: Eliza Filipiak (dr n. med.)

Na podstawie:
Small RNAs Gained during Epididymal Transit of Sperm Are Essential for Embryonic Development in Mice. Conine CC, Sun F, Song L, Rivera-Pérez JA, Rando OJ. Dev Cell. 2018 Aug 20;46(4):470-480
Small RNAs Are Trafficked from the Epididymis to Developing Mammalian Sperm. Sharma U, Sun F, Conine CC, Reichholf B, Kukreja S, Herzog VA, Ameres SL, Rando OJ. Dev Cell. 2018 Aug 20;46(4):481-494.

Opublikowano: 12.04.2019