Keimzellen geschützt vor Schädigung durch eine Klasse von RNA-Molekülen

Vorbei eigenen Gene an die nächste Generation ist eine Marke der evolutionären Erfolg . Es macht also Sinn , dass der Körper würde dafür sorgen, dass die Gene, die die Generation erbt nächsten sind exakte Kopien der Originale .

Neue Forschung von Biologen an der University of Pennsylvania School of Veterinary Medicine hat nun einen Weg, der Körper tut genau das identifiziert. Diese Schutzfunktion wird teilweise durch eine Klasse von kleinen RNA- Moleküle, so genannte Pachytän piwi - Interaktion RNAs oder piRNAs erfüllt . Ohne sie Keimzellentwicklungbei Männern zum Stillstand kommt . Denn diese spielen eine so wichtige Rolle in so dass Spermien sich normal zu entwickeln , zeigt die Forschung , dass Defekte in diesen Molekülen oder die Moleküle , mit denen sie interagieren, kann in einigen Fällen der männlichen verantwortlich Unfruchtbarkeit .

Jeremy Wang, ein Associate Professor für Entwicklungsbiologie und Direktor des Center for Animal Transgenese und Keimzell- Forschung an der Penn Vet und Ke Zheng, ein Postdoc-Forscher in Wangs -Labor, Autor der Studie , die erscheint, PLoS Genetics.

Wissenschaftler wissen, von 8.000.000 verschiedenen piRNAs existiert ; sie sind die häufigste Art von kleinen nicht-kodierende RNA. Das Molekül piRNA hat seinen Namen , weil es bildet Komplexe mit piwi Proteine ​​. Frühere Arbeiten hatten gezeigt, dass diese piwi - piRNA Komplexe unterdrücken die Aktivität von Transposons oder " springende Gene ", die DNA-Abschnitte , die Position zu verändern und zu potenziell schädliche genetische Mutationen sind . Diese Sequenzen werden auch als Transposons bekannt.

" Es gibt etwa 50 Krankheiten des Menschen durch Transposons verursacht , so ist es wichtig für den Körper , einen Weg zu versuchen, sie zu unterdrücken ", sagte Wang .

Das Transposon - unterdrückende Aktivität war in einer Gruppe von piRNAs genannte Pre - Pachytän piRNAs , die vor der Meiose ausgedrückt sind bestätigt worden , der einzigartige Prozess, durch den Keimzellen teilen. Aber Zheng und Wang wollte untersuchen, ob eine separate Gruppe von piRNAs , die während der Meiose entstehen , genannt Pachytän piRNAs , wurden auch für " Schweigen " Transposons erforderlich.

Arbeiten bei männlichen Mäusen , manipulierten die Forscher ein Enzym namens MOV10L1 , die dafür bekannt ist, mit piwi Proteinen interagieren und wird geglaubt, um zu helfen zu produzieren piRNA Moleküle . Sie schufen eine Mausmutante , in der sie selektiv inaktivieren MOV10L1 in bestimmten Phasen vor, während und nach der Meiose . Die Mäuse, die die Funktion der MOV10L1 vor oder zu Pachytän Stadium der Meiose verloren waren steril . Wenn Zheng und Wang untersucht ihren Keimzellen stärker , fanden sie, dass die Spermatogenese war anscheinend zum Stillstand an der postmeiotischen Bühne kommen : Frühe Stadien der Keimzellen vorhanden waren , aber die Mäuse reifen Spermien vollständig fehlte .

Weitere Experimente erlaubt Zheng und Wang zu lokalisieren, dass MOV10L1 wurde eine kritische Rolle bei der Pachytän Bühne spielen . MOV10L1 Mutanten fehlte Pachytän piRNAs , aber die Ebenen der Pre- Pachytän piRNAs waren nicht beeinträchtigt , da die Mutation " eingeschaltet " , nachdem sie bereits hergestellt worden waren .

Die Forscher fanden auch , dass in den MOV10L1 Mutanten , versammelten piwi Proteine ​​zusammen mit Mitochondrien , was darauf hindeutet , dass die Mitochondrien können bei der Erzeugung oder die Organisation Pachytän piRNAs beteiligt sein. Darüber hinaus sind die Spermatiden oder Frühstadium Spermien , der Mutanten hatten schwere DNA-Schäden. Während die Forscher vermuteten, dass der Schaden aufgrund von Transposons , die von Repression in Abwesenheit piRNAs befreit worden war, verursacht worden sein , sie tatsächlich festgestellt, dass zwei gemeinsame transposable Elemente nicht in den Mutanten De- drückt . Sie fanden auch einen Aufbau Pachytän piRNA Vorstufen in den Hoden der Mutanten . Ihre Ergebnisse heben die Möglichkeit, dass es einen anderen Mechanismus, durch den Schaden entsteht.

" Es könnte sein, die Anreicherung von Vorläufermolekülen verursacht einige der Schäden ", sagte Wang .

Diese neue Funktion für MOV10L1 , in spielen eine wesentliche Rolle in der Herstellung von Pachytän piRNAs , gibt Forschern ein besseres Verständnis der Keimzellentwicklung.

" Dies ist das erste Mal, dass wir diese pachtyene piRNA ist für die Aufrechterhaltung der Genomintegrität in den post- meiotischen Keimzellen erforderlich gezeigt ", sagte Wang . " Es stellt sich heraus , dass MOV10L1 ist ein Hauptregulator des piRNA Weg und wird für die Herstellung aller piRNAs erforderlich , sowohl vor als auch Pachytän und Pachytän . "

Etwaige Störungen an diesem " Hauptregulator " Rolle , daher könnte zu Problemen führen.

"Ich denke, dass wir gerade erst an, die Bedeutung dieser Weg zu schätzen wissen ", sagte Wang . " Mutationen an verschiedenen Punkten in dem Weg könnte zu Unfruchtbarkeit führen . "