تحدد دراسة جديدة دور جين معين غير معروف سابقًا في الخصوبة. عندما يكون الجين مفقودًا في ذباب الفاكهة والديدان الأسطوانية وسمك الزرد والفئران ، تكون الحيوانات عقيمة أو تفقد خصوبتها مبكرًا بشكل غير معتاد ولكنها بخلاف ذلك تبدو صحية. عند تحليل البيانات الجينية لدى مجموعة من الاشخاص، وجد الباحثون ارتباطًا بين الطفرات في هذا الجين وانقطاع الطمث المبكر(سن اليأس المبكر).

المصدر: كلية الطب بجامعة واشنطن

لم تتم بالسابق دراسة الجين البشري المسمى بروتين غشاء الغلاف النووي 1 (NEMP1) على نطاق واسع. في الحيوانات، تم ربط الطفرات في الجين المكافئ بضعف نمو العين في الضفادع. الباحثون الذين توصلوا إلى الاكتشاف الجديد لم يحاولوا دراسة الخصوبة على الإطلاق. وبدلاً من ذلك ، كانوا يستخدمون تقنيات وراثية للعثور على الجينات المرتبطة بتطور العين في الأجنة المبكرة لذباب الفاكهة.

“لقد قمنا بتعطيل بعض التعبيرات الجينية في ذباب الفاكهة لكننا وجدنا أن عيونهم كانت على ما يرام”، قالت كبيرة الباحثين الدكتوره هيلين ماكنيل وبروفسور لاري جيه شابيرو وبروفسور كارول آن يوتاك شابيرو ومحقق BJC في كلية الطب. “لذلك ، بدأنا في محاولة اكتشاف المشاكل الأخرى التي قد تواجهها هذه الحيوانات. بدت بصحة جيدة ، لكن لدهشتنا ، تبين أنها عقيمة تمامًا. وجدنا أن لديها أعضاء تناسلية معطوبة بشكل كبير”. على الرغم من اختلافها قليلاً بين الأنواع، إلا أن كلًا من الذكور والإناث يعانون من مشاكل في الخصوبة عند فقدان هذا الجين. في الإناث خصيصًا، وجد الباحثون أن الغلاف الذي يحتوي على نواة البويضة وهو الحيز الحيوي الذي يحتوي على نصف كروموسومات الكائن الحي، يشبه البالون المرن.

قالت ماكنيل، وهي أيضًا بروفسورة في علم الأحياء التطويري: “يتم التعبير الجيني عن هذا الجين في جميع أنحاء الجسم، لكننا لم نشاهد بنية البالون المرنة هذه في نوى أي خلايا أخرى”. “كان هذا تلميحًا إلى أننا وجدنا جينًا له دور محدد في الخصوبة. لقد رأينا التأثير أولاً في الذباب ، لكننا علمنا أن البروتينات مشتركة عبر الأنواع. مع مجموعة من المتعاونين الرائعين ، قمنا أيضًا بايقاف عمل هذا الجين في الديدان وسمك الزرد والفئران. من المثير جدًا أن نرى أن هذا البروتين الموجود في العديد من الخلايا في جميع أنحاء الجسم له دور محدد في الخصوبة. إنها فكره سديدة للاشتباه في أن له دورًا في البشر أيضًا “.

لدراسة هذا الغلاف النووي المرن الشبيه بالبالون، استخدم الباحثون تقنية تسمى مجهر القوة الذرية (Atomic Force Microscopy) لوخز إبرة في الخلايا، أولاً تقوم اختراق الغشاء الخارجي ثم غشاء النواة. مقدار القوة المطلوبة لاختراق الأغشية يمنح العلماء مقياسًا لمدى صلابتها. بينما كان الغشاء الخارجي ذو صلابة طبيعية، كان غشاء النواة أكثر ليونة. قالت ماكنيل: “من المثير للاهتمام أن نتساءل عما إذا كانت صلابة الغلاف النووي للبويضة مهمة أيضًا للخصوبة عند الناس”. ” نعلم أن هناك متغيرات في هذا الجين مرتبطة بانقطاع الطمث المبكر. وعندما درسنا هذا الخلل في الفئران، وجدنا أن المبايض قد فقدت مجموعة البويضات التي ولدت بها، والتي تحدد الخصوبة على مدى العمر. توفر هذه النتيجة تفسيرًا محتملاً لسبب احتمال إصابة النساء المصابات بطفرات في هذا الجين بانقطاع الطمث المبكر. عندما تفقد مخزونك من البويضات، ستدخل في سن اليأس”.

تظن ماكنيل وزملاؤها أن الغلاف النووي يجب أن يجد توازناً بين المرونة الكافية للسماح للكروموسومات بالاصطفاف كما ينبغي للتكاثر، لكنها قاسية كفاية لحمايتها من بيئة المبيض المجُهدة. مع التقدم بالعمر، تطور المبايض خيوطًا من الكولاجين مع القدرة على إحداث إجهاد ميكانيكي غير موجود في المبايض الجنينية. قالت ماكنيل: “إذا كانت لديك نواة أكثر ليونة، فربما لا يمكن للنواة التعامل مع هذه البيئة”. “قد يكون هذا هو المؤشر الذي أدى إلى موت البويضات. نحن لا نعرف حتى الآن، لكننا نخطط لإجراء دراسات للإجابة على هذا السؤال”.

خلال هذه الدراسات ، قالت ماكنيل إنهم وجدوا مشكلة واحدة فقط مع الفئران التي فقدت هذا الجين المحدد: كانت مصابة بفقر الدم ، مما يعني أنها تفتقر إلى خلايا الدم الحمراء. قالت ماكنيل: “خلايا الدم الحمراء الطبيعية للبالغين تفتقر إلى النواة”. “هناك مرحلة يجب أن يتكثف فيها الغلاف النووي ويطرد من خلايا الدم الحمراء الشابة أثناء نموها في نخاع العظام. خلايا الدم الحمراء في هذه الفئران لا تفعل ذلك بشكل صحيح وتموت في هذه المرحلة. باستخدام قرص مرن الغلاف النووي، نعتقد أن خلايا الدم الحمراء الشابة لا تعيش في بيئة مجهده ميكانيكيًا “.

يرغب الباحثون في التحقق مما إذا كانت النساء اللواتي يعانين من مشاكل في الخصوبة لديهن طفرات في NEMP1. للمساعدة في تحديد ما إذا كان هذا الارتباط سببيًا ، فقد طوروا خلايا جذعية جنينية بشرية ، والتي ، باستخدام تقنية تحرير الجينات كريسبر CRISPR ، أعطيت طفرات محددة في NEMP1 المدرجة في قواعد البيانات الجينية على أنها مرتبطة بالعقم.

قالت ماكنيل: “يمكننا توجيه هذه الخلايا الجذعية لتنمو وتصبح بويضات ويكننا بالتالي معرفة تأثير هذه الطفرات على الغلاف النووي”. “من الممكن أن تكون هناك نساء يتمتعن بصحة جيدة ويتجولن في الجوار ويفتقرن إلى بروتين NEMP. إذا ثبت أن هذا يسبب العقم ، فإن هذه المعرفة على الأقل يمكن أن تقدم تفسيرا لذلك. إذا تبين أن النساء اللاتي يفتقرن إلى NEMP يعانين من العقم، فيجب إجراء المزيد من الأبحاث قبل أن نتمكن من التساؤل عما إذا كانت هناك طرق لإصلاح هذه الطفرات – استعادة NEMP- على سبيل المثال أو إيجاد طريقة أخرى لدعم صلابة الغلاف النووي”.

المصدر: https://www.sciencedaily.com

ترجمة : هند حسين المنيدي

تويتر: hnoood28?s=09

تدقيق: ريم العرفج

تويتر: @Reem_Alarfaj