Sperm, gerekli genetik materyalin esasen yarısını taşıyarak yeni yaşamın yaratılmasında kritik bir rol oynar. Bu sürecin başarısı, genellikle şekle göre belirlenen, gelişimsel olarak yetkin bir sperm hücresinin üretilmesine dayanır. Gerçekten de, in vitro fertilizasyon sırasında, bir yumurtayı döllemek için “en iyi görünümlü” sperm seçilir. Bununla birlikte, bu optimal şeklin uygun sperm fonksiyonuna nasıl dönüştüğünü değerlendirmek, birçok kafa karıştırıcı faktör nedeniyle zordur.
Michigan Üniversitesi’ndeki araştırmacılar şimdi sperm oluşumunun moleküler düzeydeki ayrıntılarını inceliyor ve özellikle bu süreçteki anormalliklerin erkek faktörü kısırlığa nasıl yol açabileceğine odaklanıyor. Vücuttaki diğer hücrelerin aksine, spermler benzersiz bir özelliğe sahiptir; genetik materyalleri protamin adı verilen proteinlerle doludur.
Protaminler, yüz milyonlarca yıllık evrimi kapsayan bitkiler, balıklar ve memeliler gibi çeşitli canlı organizmalarda bulunmuştur. Sperm hücrelerinin protamin bazlı bu paketleme sisteminin önemi ilgi çekici bir soruyu gündeme getirmektedir: Spermler DNA’yı paketlemek için neden diğer tüm hücre tipleri tarafından kullanılan histonlar yerine protaminleri kullanmaktadır? Protaminlerin üremedeki önemini ortaya çıkarmak için Saher Sue Hammoud, Sy Redding, Lindsay Moritz, Samantha Schon ve ekibi, proteindeki varyasyonların bu işlevi nasıl etkilediğini anlamak için protaminlerin moleküler sekans bileşimi üzerinde derinlemesine bir çalışma yürüttü.
İnsan genetiği, Doğum ve Jinekoloji ve Üroloji Doçenti olan Hammoud, “Protaminlere bakmaya başladık çünkü birçok hayvan türünde bulunuyorlar ve aynı zamanda hızla evrimleşiyorlar, bu yüzden çok fazla sekans varyasyonu var” dedi. Memelilerin çoğunda birden fazla protamin türü vardır ve bunların iyi tanımlanmış bir oranda tutulması gerekir ve bu orandaki sapmalar kısırlıkla ilişkilendirilmiştir. Geleneksel görüşe göre protaminler, negatif yüklü DNA’ya güçlü bir şekilde bağlanan pozitif yüklü bir amino asit olan arginin bakımından zengin oldukları için DNA’yı kromatin adı verilen yoğun yapılar halinde sıkıca paketlemede özellikle etkilidir. Bununla birlikte, son çalışmalar protaminlerin türe özgü ve beklenmedik post-translasyonel modifikasyonlara sahip, üretildikten sonra proteinleri kimyasal olarak değiştiren non-arginin amino asitlere de sahip olduğunu göstermiştir.
Nature Structural & Molecular Biology dergisinde yayınlanan bu çalışma, protaminlerin daha önce tanımlanmayan özelliklerini araştırıyor. Massachusetts Üniversitesi Chan Tıp Fakültesi’nde Biyokimya ve Moleküler Biyoteknoloji Profesörü olan Redding, “DNA ile etkileşime giren ve onu paketleyen moleküllerin pozitif yüklü özelliklere sahip olduğu bilinmektedir. Bu çalışmanın asıl güzel yanı, bu proteinlerde gömülü olan ve hiç dikkate almadığımız diğer mantıkları, çok önemli işler yapan diğer amino asitleri de ortaya çıkarmasıdır” dedi.
Ayrıca, spermin transkripsiyonel olarak aktif olmamasına rağmen protaminler üzerinde post-translasyonel modifikasyonların varlığı da ilgi çekiciydi. Hammoud Laboratuvarı’nda postdoktora araştırmacı olan ve makalenin ilk yazarı Moritz, “Protaminlerin üzerinde tüm bu farklı modifikasyonların olması, bu modifikasyonların kromatin paketlemede bir işlevi olması gerektiğini gösteriyor” dedi.
Fareleri kullanarak, bir fare protaminine özgü olan ve olgun fare sperminde bulunan değiştirilmiş bir lizin kalıntısını analiz ettiler. Lizinin bir alanin amino asidi (modifiye edilemeyen) ile değiştirilmesi, anormal şekilli sperm, bozulmuş embriyonik gelişim ve doğurganlığın azalması ile sonuçlandı.
Daha da şaşırtıcı olan, lizinin pozitif yüklü bir arginin ile değiştirilmesinin kusurlu sperm paketlemesini düzeltmemesiydi, yani etkileşimler molekülün yükünün ötesine geçiyordu. Erkek faktörlü kısırlığın genellikle net bir nedeni yoktur, bu da bu modifikasyonların incelenmesinin önemini vurgulamaktadır.
U-M Kadın Hastalıkları ve Jinekoloji Bölümü’nde Yardımcı Doçent ve makalenin ilk yazarı olan Schon şunları söyledi: “Bu modifikasyonların kısırlığın nedenini belirlemek için başka bir araştırma yolu olarak ilginç olduğunu düşünüyorum ve erken embriyoda rol oynayabileceği gerçeği, in vitro fertilizasyon (IVF) için potansiyel bir teşhis aracı ve döllenme sonrası olarak büyük önem taşıyor.”
Ekip, sperm hücresi paketleme mekanizmalarını daha ayrıntılı olarak incelemeyi ve süreci tamamen in vitro olarak yeniden yaratmayı umuyor. [1]Modifications to amino acids in sperm could be behind infertility
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Modifications to amino acids in sperm could be behind infertility |
|---|
