Яйцеклетки «спят» десятки лет, подавляя активность митохондрий

У человека ооциты в яичниках формируются еще в ходе внутриутробного развития и при этом сохраняют способность к оплодотворению около 50 лет, несмотря на долгий период покоя. Авторы новой работы, опубликованной в Nature, показали, что в основе физиологического покоя ооцитов лежит подавление активности митохондрий, а именно комплекса I дыхательной цепи. Благодаря этому в покоящихся ооцитах существенно снижается количество активных форм кислорода (АФК).

Ученые начали с того, что с помощью специальных красителей оценивали уровень АФК в ранних ооцитах человека и лягушки Xenopus laevis. В обоих случаях количество АФК было незначительным, хотя они выявлялись в окружающих клетках. Попытки вызвать окислительный стресс в ооцитах с помощью агента менадиона, стимулирующего образование АФК, привела к тому, что около 80% ранних ооцитов лягушки погибли.

Далее исследователи детально изучили функционирование митохондрий в ооцитах человека и лягушки. Оказалось, что, по сравнению с окружающими клетками, митохондрии ооцитов имеют меньший мембранный потенциал и в целом более низкий уровень дыхательной активности. Авторы показали, что ингибирование II, III, IV и V комплексов дыхательной цепи митохондрий было губительным для ооцитов лягушки. Нечувствительность к ингибиторам комплекса I говорит о том, что он не является единственным необходимым путем входа электронов в дыхательную цепь в митохондриях ооцитов.

Авторы работы также изучили митохондриальный протеом ооцитов. Оказалось, что в ранних ооцитах самые многочисленные белки — это митохондриальные протеазы и шапероны, которые обычно активируются в ответ на появление в митохондриях большого количества неверно уложенных белков. В целом количество субъединиц комплексов дыхательной цепи в них было снижено, причем особенно сильно этот эффект был выражен в случае комплекса I.

Таким образом, в ранних ооцитах комплекс I в митохондриях не является необходимым для выживания. Авторы показали, что в ооцитах ниже уровень АФК именно благодаря снижению количества молекул комплекса I, одного из главных их генераторов в митохондриях. Исследователи отмечают, что на данный момент ранние ооциты позвоночных — это первые известные клетки, которые могут существовать без функционального комплекса I дыхательной цепи митохондрий.