На последних стадиях роста ооцитов эти половые клетки становятся транскрипционно неактивными, готовясь к возобновлению мейоза и началу созревания яйцеклеток. В этот суровый период ооциты могут использовать только материнские мРНК, которые они хранили ранее, чтобы пройти процесс созревания и раннего эмбрионального развития в случае оплодотворения. Ооциты червя Caenorhabditis elegans хранят мРНК в Р-гранулах, плодовые мушки - в полярных гранулах, а водные лягушки и рыбки данио - в структуре, называемой тельца Balbiani - все они являются безмембранными органеллами. Но для млекопитающих место хранения до сих пор оставалось terra incognita.

Ранее сообщалось, что материнская мРНК присутствует в кортексе клетки - пограничной зоне, включающей клеточную мембрану и цитоплазму, а также в ядре ооцитов млекопитающих, но убедительных доказательств того, что именно в этих клеточных пространствах хранится РНК, не было. Исследование, опубликованное сегодня (20 октября) в журнале Science, проливает свет на эту загадку, показывая, что эти ооциты накапливают мРНК в регионе, лишенном мембран, который связан с митохондриями. Авторы исследования сообщают, что наблюдали эту недавно открытую структуру у различных видов млекопитающих, включая мышей и человека.

См. статью "These Organelles Have No Membranes".

Вопрос о том, где локализуются мРНК в полностью выросшей яйцеклетке млекопитающего, был давним, говорит соавтор исследования Shiya Cheng, биолог клеток из Института многодисциплинарных наук Макса Планка в Германии. Чтобы ответить на него, он и его коллеги сначала использовали различные методы окрашивания, чтобы установить, что вместе с РНК-связывающими белками, и мРНК ко-локализованы с митохондриями в ооцитах мыши, свиньи, коровы и человека. Эти молекулы группируются вокруг митохондрий по всей цитоплазме, образуя структуру, которую команда назвала mitochondria-associated ribonucleoprotein domain (MARDO). Они заметили, что MARDO становится более заметным по мере роста ооцитов, и что его образование зависит от параллельного увеличения мембранного потенциала митохондрий.



MARDO (represented by RNA-binding protein ZAR1 in green) clustering around mitochondria (magenta)

REPRINTED WITH PERMISSION FROM S CHENG ET AL., SCIENCE 378:262 (2022)

Далее Cheng и его коллеги показали, что РНК-связывающий белок ZAR1, который ранее связывали с созреванием ооцитов и регуляцией мРНК, играет важную роль как в сборке, так и в распаде MARDO в ооцитах мыши. В экспериментах команды ZAR1 способствовал коалесценции MARDO и его ассоциации с митохондриями. Когда ооцит превращается в оплодотворенную яйцеклетку и эмбрион начинает расти, транскрипция восстанавливается, и материнские мРНК больше не нужны для управления развитием эмбриона. Во время этого перехода команда обнаружила, что ZAR1 разрушается протеосомами, и вместе с этим распадается MARDO.

См. статью "New Techniques Detail Embryos' First Hours and Days" .

Результаты исследования "довольно солидные", а выводы "очень убедительные", - говорит Elvan Böke, клеточный биолог из Центра геномного регулирования в Барселоне, который не участвовал в исследовании, но сотрудничает с одним из его соавторов по другому проекту.

Учитывая, "насколько они важны для женской репродукции, мы очень мало знаем об ооцитах", - говорит она, "это шаг в правильном направлении", - отмечает она, - и знание о существовании этого региона, вероятно, послужит толчком к дальнейшим исследованиям в этой области.