Открытие в размножении растений поможет в изучении человеческого бесплодия

Белок SCEP3 локализуется на мейотических хромосомах в профазе I. Автор: Nature Plants (2025). DOI: 10.1038/s41477-025-02155-x

Исследователи раскрыли механизм успешного разделения хромосом при половом размножении у растений. Открытие, сделанное учёными из Лестерского университета, может быть полезным как для селекции растений, так и для понимания причин человеческого бесплодия.

Яйцеклетки и сперматозоиды (или пыльца у растений) несут половинный набор хромосом, который восстанавливается до нормального уровня после оплодотворения.

Уменьшение числа хромосом происходит во время мейоза — особого типа деления клеток. Сбой в этом процессе приводит к неправильному количеству хромосом в половых клетках, что может вызывать выкидыши или редкие генетические заболевания у людей и бесплодие у растений.

Точное разделение хромосом зависит от того, что каждая пара получает как минимум одно событие «кроссинговера», которое удерживает хромосомы вместе во время мейоза, поэтому кроссинговеры должны жёстко регулироваться.

Как белок SCEP3 обеспечивает баланс

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Plants, учёные показали, что белок под названием SCEP3 обеспечивает равномерное распределение кроссинговеров по всем хромосомам, предотвращая ошибки разделения и бесплодие. Он делает это, ограничивая количество кроссинговеров для каждой пары хромосом, чтобы их хватило на все.

Например, у модельного растения резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana) в присутствии SCEP3 на пять пар хромосом может образоваться 15 кроссинговеров — по три на каждую пару. Однако при отсутствии SCEP3 некоторые пары хромосом получают четыре кроссинговера, а другие — ни одного, что приводит к дисбалансу хромосом при делении клетки и потере фертильности.

Профессор Джеймс Хиггинс. Автор: Лестерский университет

Значение для исследований человеческого бесплодия

У людей эквивалентом гена SCEP3 является ген SIX6OS1, но изучать его мутации у человека сложно, поскольку клеточные ошибки приводят к запрограммированной гибели клеток, тогда как растительные клетки продолжают жить, несмотря на дефекты.

Таким образом, роль SIX6OS1 в обеспечении правильного разделения хромосом путём распределения кроссинговеров напрямую не показана, но анализ SCEP3 позволяет предположить, что это так и есть.

«Кроссинговеры не только гарантируют, что хромосомы правильно наследуются из поколения в поколение, но и обмениваются ДНК между материнскими и отцовскими хромосомами, благодаря чему ребёнок получает новую, уникальную комбинацию генов», — пояснил профессор генетики растений Джеймс Хиггинс, ведущий автор исследования. — «Этот же процесс происходит у растений и лежит в основе селекции сельскохозяйственных культур, где отбираются новые комбинации признаков. Следовательно, эти знания можно использовать для создания новых сортов, а также для дальнейшего изучения причин человеческого бесплодия».

Исследование демонстрирует, насколько фундаментальные биологические процессы универсальны. Мейоз — ключевой этап формирования половых клеток — протекает по сходным принципам и у растений, и у животных. Открытие роли белка SCEP3 не только углубляет наше понимание эволюции, но и открывает новые пути для прикладных исследований в медицине и сельском хозяйстве.

Дополнительная информация: Paul J. Seear et al, SCEP3 initiates synapsis and implements crossover interference in Arabidopsis, Nature Plants (2025). DOI: 10.1038/s41477-025-02155-x