Nature: у эмбрионов открыли опасный период нестабильности ДНК

Японские ученые из Центра динамики биосистем RIKEN совершили открытие, которое переворачивает многолетние представления о процессе репликации ДНК в ранних эмбрионах. Результаты исследования, опубликованные в Nature, свидетельствуют о том, что после зачатия эмбрион проходит через критический период нестабильности репликации ДНК, что приводит к учащению ошибок копирования хромосом.

Это открытие имеет колоссальное значение, поскольку проливает свет на одну из ключевых загадок эмбрионального развития. До сих пор считалось, что репликация ДНК, процесс, обеспечивающий точную передачу генетической информации от клетки к клетке, протекает с высокой точностью на всех стадиях развития организма. Однако, исследование японских ученых показало, что на заре жизни эмбриона механизмы контроля репликации ДНК работают несовершенно, что делает этот период уязвимым для генетических ошибок.

Для изучения этого феномена ученые использовали передовой метод геномики одиночных клеток, scRepli-seq. Он позволил им детально проанализировать динамику репликации ДНК в развивающихся эмбрионах мышей на различных стадиях, начиная с момента оплодотворения.

Результаты исследования оказались неожиданными. Выяснилось, что на ранних стадиях эмбриогенеза, до формирования четырехклеточного эмбриона, ДНК реплицируется не последовательно, как в зрелых клетках, а хаотично, равномерно по всей длине хромосомы. Более того, скорость движения репликативной вилки, специальной структуры, которая раскручивает двойную спираль ДНК для ее копирования, оказалась значительно ниже на стадиях 1, 2 и 4 клеток. Именно это замедление репликации, по мнению ученых, является причиной повышенной частоты ошибок копирования.

Ошибки репликации ДНК в первые дни после оплодотворения чреваты серьезными последствиями. Они могут привести к хромосомным аномалиям, таким как появление лишних или отсутствие необходимых копий хромосом, разрывы и другие повреждения. Некоторые из этих аномалий несовместимы с жизнью и приводят к гибели эмбриона, в то время как другие становятся причиной врожденных пороков развития, таких как синдром Дауна.

Наибольшее внимание ученых привлекла стадия четырехклеточного эмбриона, на которой наблюдается резкое увеличение частоты хромосомных аномалий. Исследователи связывают это с тем, что именно на этой стадии скорость движения репликативной вилки достигает своего минимума.

Ранее «ЭкоПравда» информировала о том, что активный образ жизни эффективно защищает от стресса и рака.