Protein entdeckt , das DNA -Organisation während der Samenentwicklungsteuert

Unfruchtbarkeit wird in der Regel der als Problem einer Frau gedacht . In der Tat, mehr als 3 Millionen Menschen in ganz Amerika erleben Sie es auch . Forscher von Cold Spring Harbor Laboratory ( CSHL ) beschreiben ein Schlüsselereignis bei der Samenentwicklung, die für die männliche Fruchtbarkeit ist . Ein Team um Professor CSHL Alea Mills geführt wird erläutert, wie ein Protein, steuert DNA Verpackung zu genetischen Information des Menschen zu schützen.

Das Sperma ist eine einfache Transportvehikel für die genetische Information eines Mannes. Das hochspezialisierte Zell ist wenig mehr als eine DNA- Bündel bereitgestellt von molekularen Motoren . Als solches ist es unbedingt klein : von Kopf bis Schwanz eine Samenzelle nur etwa 50 Mikrometer lang ist (1 / 500stel eines Zolls) , unsichtbar für das bloße Auge. Ein Ei 30 mal größer. Geringe Größe der Spermien hat seine Vorteile - weniger Masse, um zu tragen, während der Suche nach einem Ei - aber es zeigt auch erhebliche Herausforderungen . Erbgut eines Menschen müssen sehr fest verpackt in einem winzigen Raum zu passen.

Diese organisatorische Problem ist nicht nur in Spermien. Jede Zelle in unserem Körper enthält eine vollständige menschliche Genom , die, wenn entfaltet fast zwei Meter ( 6 Fuß) erstreckt . Um diesen massiven Länge von DNA enthalten , Zellen fest zusammendrücken unsere genetische Information . In jedem Zellkern , wird DNA wie Faden um Protein- Spulen , genannt Histone gewickelt. Das Gewinde kann sich jederzeit problemlos abgewickelt werden, um Zugang zu der genetischen Information zu ermöglichen. In Spermien , die Verpackung Problem viel schärfer , da ihre DNA wird noch kondensiert. Die spulenartigen Histonen sind mit winzigen Proteine ​​genannt Protamine ersetzt. Das Umpacken Prozess, genannt Chromatin-Remodeling , ist für die männliche Fruchtbarkeit unbedingt erforderlich.


Forscher haben entdeckt, dass ein Protein, genannt CHD5 , spielt eine wichtige Rolle bei der männlichen Fruchtbarkeit. Auf der linken Seite ist eine Samenzelle von einer Maus , die zwei normale Kopien des CHD5 Gen hat . Das Sperma ist gesund und die Maus ist fruchtbar. In Abwesenheit von CHD5 werden Mäuse unfruchtbar und deren Spermien unförmig ( drei Beispiele auf der rechten Seite ) sind . Die Forscher entdeckten, dass der Verlust von CHD5 stört DNA Verpackung, die Unfruchtbarkeit verursacht.
Credit: Alea Mills, Cold Spring Harbor Laboratory

In der Arbeit in Nature Communications veröffentlicht , Mills und ihrem Team identifizieren ein Protein , genannt CHD5 , als Schlüsselregulator der Chromatin-Remodeling während Spermien Entwicklung. Mills und Wangzhi Li , PhD, Hauptautor der Studie, entfernt beide Kopien des Gens CHD5 von männlichen Mäusen . Sie entdeckten, dass diese Männer hatten schwere Fruchtbarkeit Mängel , die von niedriger Spermienzahl zu einer verminderten Beweglichkeit der Spermien . Das defekte Spermien versäumt, Eier zu befruchten , als in -vitro-Fertilisation (IVF) durchgeführt wurde .

Mills hat in CHD5 interessiert seit der Zeit , dass ihr Team zum ersten Mal entdeckt sie im Jahr 2007 als ein potenter worden Tumor Suppressor , eine, die Zellen, die aus zu Krebs stoppen. "Wir wissen, diese Fähigkeit hat etwas mit Chromatin-Remodeling zu tun - , dass, wenn defekt, veranlasst normale Zellen in Tumoren zu verwandeln ", sagt Mills. "Aber die dramatischsten Chromatin Neuorganisation tritt auf, wenn spezialisierte Zellen, die unseren genetischen Bauplan entwickeln sich zu Spermien . Es ist sinnvoll , dass CHD5 gäbe es zu funktionieren , auch. "

Dies ist in der Tat , was Mills und ihr Team gefunden. Wenn CHD5 fehlt, wird Chromatin-Remodeling gestört. Histone sind nicht effizient mit Protamine ersetzt, um DNA zu verpacken, was zu einer unebenen , weniger kondensierten Genom.

Diese Änderung in der DNA -Verpackung hat dramatische Auswirkungen auf die DNA selbst . In Abwesenheit von CHD5 , wird die Doppelhelix Beschädigung an mehreren Stellen im gesamten Genom zu brechen . "So zusätzlich zu Unfruchtbarkeit, Verlust von CHD5 können künftige Generationen setzen - die seltenen Embryonen, die Sie mit defekten Spermien befruchtet - mit einem Risiko für Krankheit", sagt Mills. " CHD5 kann eine Person aus medizinischen Bedingungen zu DNA-Schäden und spontane Mutationen , wie Krebs und Autismus zu schützen. "

Das Team ist aktiv Untersuchung der Rolle von CHD5 bei der menschlichen Fruchtbarkeit . Sie analysierten CHD5 Ebenen mit Daten aus Hoden Biopsien von Menschen mit Fruchtbarkeit Mängel erhalten. "Wir fanden heraus , dass Männer mit schweren Defekten hatten die niedrigsten CHD5 ", sagt Mills. " Es ist zwar nur eine Korrelation an diesem Punkt sind wir eifrig, zu verstehen , wie vollständig CHD5 beeinflusst Samenentwicklungbeim Menschen. "