Гени материнського ефекту. Кодування білків ооцита

Крім простого перенесення материнського геному ооцит також несе з собою специфічні генні продукти, необхідні для раннього ембріонегеза аж до активації генома зиготи. У мишей активація геному зиготи відбувається на двоклітинного стадії, у людини - на стадії 4-8 клітин.

Так як ооцит після відновлення мейозу не синтезує нові транскрипти мРНК, а геном ембріона НЕ активується раніше стадії 2 клітин, ооцит повинен зберігати транскрипти і білки, необхідні для його потреб в період ооцітарно-ембріонального переходу. Гени, що кодують білки ооцита, що знаходяться в ньому і виконують найважливіші функції на ранніх стадіях ембріогенезу, отримали назву «гени материнського ефекту».

Не дивно, що кілька білків, кодованих генами материнського ефекту [ооцит-специфічний лінкерних гистон HI (H1F00), нуклеоплазмін 2 (Npm2), ооцітарная изоформа ДНК-метилтрансферази-1 (Dnmtlo)], залучені в механізми епігенетичної регуляції генів, яка починається ще в ооциті і триває в період раннього ембріогенезу. Всі ці відомі гени материнського ефекту, а також ті, які ще не відкриті, показують, яким чином незапліднені ооцит здатний впливати на ембріон, крім свого вкладу в власне геном ембріона.

H1F00 - Ооцит-специфічний лінкерних гистон H1, який зв`язується з хроматином на стадії ГП і подальшого дозрівання ооцита, аж до стадії двох-четирехклеточного ембріона, коли він поступово заміщається соматичним H1. Так як соматичні Н1-лінкерних гистони грають важливу роль в регуляції функцій хроматину, специфічна експресія H1F00 в ооцитах і ранніх ембріонах вказує на можливість його важливої ролі в ремоделюванні хроматину при ооцітарно-ембріональному переході.

На відміну від H1F00, роль Npm2 (білка, що міститься в ядрах ооцитів і ембріонів в періімплантаціон-ном періоді) в підтримці структури хроматину вже доведена. У ембріонів Npm2 - / - самок мишей Npm2 відсутня, і вони гинуть ще до імплантації, так як показано, що Npm2 необхідний для підтримки нормальної структури ядерець. Зокрема, у них відсутні гетерохроматин і деацетілірованний гистон НЗ, які зазвичай розташовуються в перінуклеолярном обідку ооцитів і ранніх ембріонів.
Відповідно, ця модель демонструє важливу роль регуляції стану хроматину і ядерної архітектоніки для раннього ембріогенезу.

Інший фактор, важливий для епігенетичної регуляції геном материнського ефекту, - Dnmt1. Його ооцітарная форма (Dnmtlo) являє собою ізоформу білка Dnmtl, яка експресується тільки в зростаючому ооциті і ранньому ембріоні під впливом ооцит-специфічного промотору. Ембріони, що утворилися з Dnmtlo-дефіцитних ооцитів, також характеризуються відсутністю Dnmtlo і гинуть на більш пізніх стадіях внутрішньоутробного розвитку.

Ці ембріони характеризуються наявністю дефектів импринтинга, про що свідчать неправильне деметилювання в певних генних локусах і втрата аллель-специфічної експресії генів. Вважають, що Dnmtlo особливо необхідний на стадії 8 клітин, коли він тимчасово переміщається з цитоплазми, місця постійної локалізації, в ядро.

У самок мишей з інактивованих геном Zar1 має місце нормальний оогенез, у них нормально запускається процес запліднення, але пронуклеуси не сходяться і розвиток більшості ембріонів гальмується на стадії однієї клітини. У тих поодиноких ембріонів, яким вдається дійти до двоклітинного стадії, спостерігають зниження експресії білків комплексу, необхідного для транскрипції, що свідчить про порушення механізму активації ембріонального генома.

В той час як Zar1 важливий для розвитку ембріона до двоклітинного стадії, Mater (інший білок, який кодується геном материнського ефекту) експресується в ооцитах і Попередімплантаційна ембріоні і грає величезну роль в розвитку ембріона на більш пізній стадії. Вивчення функцій цих білків може наблизити нас до розуміння механізмів регуляції злиття батьківського і материнського геномів, активації ембріонального генома і раннього ембріогенезу.