یادداشت
تاثیر ژنهای کروموزوم Y که بر تکوین اسپرم و باروری
محققان کشف کردهاند که کدام ژنهای کروموزوم Y در تکوین اسپرم تأثیر دارند و بر باروری تأثیر میگذارند.
امتیاز:
به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، انسانها 23 جفت کروموزوم دارند، از جمله یک جفت کروموزوم جنسی معمولاً XX برای زنان و XY برای مردان است. کروموزومها شامل صدها تا هزاران ژن هستند که بخشهایی از DNA هستند و در نقاط خاصی از کروموزوم قرار دارند. کروموزوم Y یک استثنا است و تنها شامل چند ده ژن است. DNA مادهای است که تمام اطلاعات مربوط به توسعه و عملکرد فرد را حمل میکند. محققان موسسه فرانسیس کریک که بر روی موشهای نر با حذفهای مختلف کروموزوم Y مطالعه میکنند، کشف کردهاند که کدام ژنهای کروموزوم Y در توسعه اسپرم تأثیر دارند و بر باروری تأثیر میگذارند. نتایج آنها میتواند به دانشمندان کمک کند تا بهتر درک کنند که چرا برخی از مردان اسپرم کافی تولید نمیکنند و نابارور هستند. ژرمی سوبرینی، دکترای پژوهشی، دستیار پسادکتری در آزمایشگاه زیستشناسی کروموزومهای جنسی در موسسه کریک، گفت: «تحقیقات ما نشان داده است که ژنهای بیشتری از کروموزوم Y برای باروری موشها ضروری هستند تا آنچه که قبلاً تصور میشد. ما مشاهده کردیم که برخی ژنها حیاتی هستند، اما برخی دیگر تأثیر تجمعی دارند.»
شناسایی سیستماتیک عملکردهای ژنهای کروموزوم Y
برخی از ژنهای کروموزوم Y همچنین در ارگانهای دیگر فعال هستند و تیم تحقیقاتی پیشنهاد کرده است که مطالعه آنها ممکن است منبعی برای تحقیقات بیشتر در مورد عملکرد ژنهای Y در سایر بافتها فراهم کند. سوبرینی افزود: «تاریخسازی کروموزوم Y همیشه نادرست بوده است. برای مدت طولانی، این کروموزوم به عنوان چیزی که در بزرگسالی ضروری نیست در نظر گرفته میشد و برخی حتی فرض میکردند که این کروموزوم بهطور کلی ناپدید خواهد شد. اما اکنون میدانیم که این طور نیست!» سوبرینی اولین نویسنده مقاله تیم تحقیقاتی در مجله ساینس است که تحت عنوان «شناسایی سیستماتیک عملکردهای ژنهای کروموزوم Y در اسپرماتوژنز موشها» منتشر شده است، در این مقاله محققان اظهار کردند: «ما نشان دادیم که ژنهای بیشتری از کروموزوم Y برای اسپرماتوژنز طبیعی موشها ضروری هستند و این ژنها در فرآیندهای اسپرماتوژنی بیشتری نسبت به آنچه که قبلاً تصور میشد عمل میکنند.» مردان معمولاً یک نسخه از کروموزوم Y و یک نسخه از کروموزوم X دارند، در حالی که زنان معمولاً دو نسخه از کروموزوم X دارند. دانشمندان میدانند که کروموزوم Y برای باروری مردانه ضروری است، اما اینکه کدام ژنها مهمتر هستند و چگونه کار میکنند، هنوز بهطور کامل مشخص نیست. نویسندگان اظهار کردند: «درک ما از ژنهای خاص کروموزوم Y که برای اسپرماتوژنز ضروری هستند و نقش دقیق آنها هنوز ناقص است. تنها عملکرد چند ژن شناسایی شده است.»
شیوه تحقیقاتی
برای تحقیق جدید خود، تیم کریک قصد داشت تا این سوال را حل کند که با ایجاد 13 مدل موش مختلف که در آنها ژنهای مختلف کروموزوم Y حذف شده بودند، برخی با حذف یک ژن واحد و برخی دیگر با حذف چندین ژن. «حذفهای چند ژنی این امکان را فراهم کرد تا اثرات ترکیبی حذف ژنهای Y در اسپرماتوژنز مورد بررسی قرار گیرد.» سپس دانشمندان توانایی تولید مثل این موشها را بررسی کردند، بررسی کردند که آیا موشهای نر مهندسی شده قادر به تولید مثل هستند یا خیر وقتی با موشهای ماده طبیعی جفت میشوند. آنها عوامل متعددی را در نظر گرفتند، نه تنها اینکه آیا این مردان با حذف ژنهای خاص کروموزوم Y میتوانند نسل تولید کنند. توانایی تولید مثل لزوماً به معنای طبیعی بودن اسپرماتوژنز نیست»، دانشمندان اشاره کردند. «بنابراین ما یک سیستم ارزیابی جامع برای شناسایی تناسب تولید مثل مدلهای حذف ژنهای Y ایجاد کردیم. ما اندازههای گلهها، نسبتهای جنسی بچهها، وزن بیضهها و بافتشناسی، تعداد اسپرم، مورفولوژی سر اسپرم، تحرک اسپرم و نرخ موفقیت IVF را ارزیابی کردیم.»
نتایج کسب شده
نتایج آنها نشان داد که چندین ژن کروموزوم Y برای تولید مثل حیاتی هستند. اگر این ژنها حذف شوند، موشها نمیتوانند به دلیل نبود یا تعداد کم اسپرم، عدم تولید یک مخزن از سلولهای بنیادی اسپرم یا شکل یا حرکت غیرطبیعی اسپرم، نسل تولید کنند. جالب است که برخی دیگر از ژنها زمانی که به طور فردی حذف شوند تأثیری نداشتند، اما زمانی که به طور همزمان حذف شوند، منجر به تولید اسپرم غیرطبیعی میشوند. این موضوع در مدل موش با حذف فاکتور آزوسپرمی آ (AZFa) صدق میکند که شامل سه ژن است. در مردان، حذف AZFa باعث شدیدترین موارد ناباروری میشود که با عدم وجود کامل سلولهای جنسی مشخص میشود، اما شناسایی ژنهای مسئول در این ناحیه دشوار بوده است. «ما از این مدل برای درک علت ناباروری مربوط به AZFa و بررسی تفاوتهای عملکردی کروموزوم Y در موشها و انسانها استفاده کردیم.» نتایج کلی مطالعه نشان میدهد که بسیاری از ژنهای Y در باروری نقش دارند و میتوانند در صورتی که یک ژن از بین برود، جبران شوند. این همچنین به این معنی است که برخی از موارد ناباروری احتمالاً به دلیل حذف همزمان چندین ژن است.
توالییابی کروموزوم Y
دکتر جیمز ترنر، نویسنده ارشد و سرپرست گروه آزمایشگاه زیستشناسی کروموزومهای جنسی در موسسه کریک، اظهار کرد: «ناباروری یک مشکل بزرگ است و یک نفر از هر شش زوج در تلاش برای باردار شدن است. در درصد قابل توجهی از موارد، عوامل ژنتیکی، به ویژه عواملی که مربوط به کروموزوم Y هستند، علت آن است. با این حال، جزئیات این مشکل دشوار است و بهطور خاص به دلیل چالشهای فنی در توالییابی و مطالعه کروموزوم Y قابل شناسایی نبوده است.» ترنر همچنین اظهار داشت که اکنون که اطلاعات بیشتری در مورد ژنهای Y به دست آمده است، مهم است که شروع به توالییابی کروموزوم Y در افراد بیشتری کنیم تا احتمالاً علل ناشناخته ناباروری مردانه را کشف کنیم. «با تحقیقات بیشتر، ممکن است بتوانیم روزی ژنهای از دست رفته را در سلولهای تولید اسپرم جایگزین کنیم تا به زوجها کمک کنیم از طریق IVF فرزند داشته باشند.»
ارتباط میان از دست دادن کروموزوم Y و پیری
علاوه بر تنظیم تولید اسپرم، برخی از ژنهای Y در ارگانهایی مانند قلب و مغز فعال هستند که ممکن است بسیار مهم باشند. همچنین برخی مردان ممکن است بهطور طبیعی و با گذشت زمان کروموزوم Y خود را در خون از دست بدهند به دلیل خطا در تقسیم سلولی. این از دست دادن با شرایطی مانند بیماری آلزایمر یا سرطان مرتبط است، بنابراین تیم تحقیقاتی اکنون در تلاش است تا بفهمد که چه اتفاقی در ارگانهای دیگر در موشها با حذف ژنهای Y میافتد.«برخی از ژنهای Y همچنین در خارج از بیضهها بیان میشوند و نقشهای بالقوهای در ارگانهای غیر تولیدمثلی دارند که ممکن است به بقای تکاملی آنها کمک کند.» محققان اظهار کردند: «حجم تحقیقاتی که به سرعت در حال افزایش است این نظریه را پشتیبانی میکند و ارتباطی میان از دست دادن کروموزوم Y و پیری و شرایط مختلف از جمله سرطان و بیماری قلبی برقرار میکند. مدلهای موش حذف ژنهای Y ما منبعی ارزشمند برای کشف این پدیدهها در سطح ژنهای منفرد هستند.»
پایان مطلب/.