الكشف عن 4 جينات جديدة مطلوبة للخصوبة الذكورية

يتقدم بحث رائد لتحديد كيفية تأثير تجارب حياة الأب وبيئته على صحة ورفاهية أطفاله مع الاكتشاف الأخير لـ4 جينات مطلوبة لخصوبة الذكور وإنشاء جزيئات RNA محددة في الحيوانات المنوية.

البحث أجراه أوباسنا شارما، من جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز.

إن الأبحاث الأساسية التي أجراها شارما على الفئران لها آثار مهمة على البحوث الطبية الحيوية والتأثير على السياسات الخاصة بالصحة العامة.

تأثير الظروف البيئية
 

فقد أظهرت الأبحاث التي أجريت على الفئران، بما في ذلك أعمال شارما السابقة، أن الظروف البيئية التي يعيش فيها الوالدان ــ مثل سوء التغذية، والإجهاد، والتعرض للمواد السامة ــ قد تخلف تأثيرًا دائمًا على صحة ورفاهية ذريتهما.

يركز مختبر شارما على آليات كيفية انتقال تأثيرات الظروف البيئية للأب إلى الأبناء، على وجه التحديد، من خلال فحص التغيرات في جزيئات الحمض النووي الريبي الصغيرة غير المشفرة الموجودة في الحيوانات المنوية.

تحديد تنظيم الخصوبة عند الذكور

في دراستهم الأخيرة، التي نشرت في مجلة الكيمياء الحيوية، كشفت شارما وفريقها عن دور غير معروف سابقًا لأربعة جينات يتم التعبير عنها على وجه التحديد في خلايا البربخ، وهو أنبوب ملتوي طويل تنضج فيه الحيوانات المنوية بعد إنتاجها في الخصيتين.

وكشفت النتائج التي توصلوا إليها أن هذه الجينات تلعب دورًا في الخصوبة عند الذكور وفي إنتاج جزيئات الحمض النووي الريبوزي الصغيرة في الحيوانات المنوية الناضجة والمعروفة باسم شظايا الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRFs).

يتم إنشاء عوامل نقل الحمض النووي عن طريق انقسام الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNAs) وهي وفيرة للغاية في الحيوانات المنوية الناضجة.

تعد عوامل نقل الحمض النووي فئة تم اكتشافها حديثًا من الحمض النووي الريبوزي الصغير، ولا يُعرف الكثير عن تكوينها الحيوي، وفقًا لشارما.

أظهرت دراسات مختلفة في السنوات القليلة الماضية، بما في ذلك العمل السابق لشارما وآخرين، أن عوامل نقل الحمض النووي في الحيوانات المنوية تتغير استجابةً لظروف بيئية مختلفة.

وقال شارما: "هذه الدراسة لها آثار مهمة لفهم العقم عند الذكور لأن هذه الجينات محفوظة جيدًا في البشر".

وأضاف: "فتحت هذه النتائج مجالًا جديدًا للبحث لمختبرنا لفهم كيفية تنظيم هذه الجينات الأربعة لحركة الحيوانات المنوية وقدرتها على الإخصاب وكيف ترتبط هذه العمليات بمعالجة الحمض النووي الريبي الصغير".

أشارت أعمال شارما السابقة إلى أن عوامل نقل النقل يمكن أن تلعب دورًا في نقل المعلومات الوراثية المتأثرة بالبيئة من جيل إلى الجيل التالي.

وكخطوة أولى لفك شفرة كيفية إرسال المعلومات البيئية إلى الحيوانات المنوية، كان هدف فريق الدراسة هو تحديد الإنزيمات المسؤولة عن انقسام الحمض النووي الريبوزي الناقل في البربخ.

ركز الباحثون على أربعة جينات، Rnase9 وRnase10 وRnase11 وRnase12، يتم التعبير عنها في البربخ، وحذفوا جميع الجينات الأربعة في الفئران ووجدوا أن الفئران الذكور التي لا تحتوي عليها كانت عقيمة.

ورغم أن الحيوانات المنوية لديها كانت قادرة على تخصيب البويضات في طبق معملي، إلا أنها لم تكن قادرة على القيام بذلك بشكل طبيعي لأنها فشلت في المرور عبر جزء رئيسي من الجهاز التناسلي الأنثوي.

كما كانت مستويات الجينات الناقلة للجينات في هذه الحيوانات المنوية منخفضة بشكل ملحوظ وغير ذلك من الحمض النووي الريبي الصغير، وهو ما يشير إلى أن هذه الجينات تلعب دورًا حاسمًا في تشكيل تركيبة الحمض النووي الريبي للحيوانات المنوية.

تأثير البيئة على الحمض النووي للحيوانات المنوية

وتبني هذه الدراسة على أبحاث شارما السابقة، التي أثبتت أن النظام الغذائي للأب يؤثر على محتوى الحمض النووي الريبي للحيوانات المنوية.

أظهرت الدراسة أنه عندما تم وضع الفئران الذكور على نظام غذائي منخفض البروتين، أظهرت حيواناتهم المنوية مستويات متغيرة من عوامل نقل البروتين.

وقد وجد أن عامل نقل البروتين المحدد ينظم التعبير الجيني الجنيني المبكر، مما يشير إلى أن عوامل نقل البروتين في الحيوانات المنوية قد تحمل معلومات غذائية إلى الجيل التالي.

وأكدت أبحاث أخرى من مختبرات أخرى هذه النتائج، حيث أظهرت أن التعرض لعوامل بيئية مختلفة، بما في ذلك الأنظمة الغذائية عالية الدهون، وتقييد السعرات الحرارية، والإجهاد النفسي، والتعرض للمواد الكيميائية، يؤدي إلى تغييرات في مستويات الحمض النووي الريبي الصغيرة في الحيوانات المنوية للفئران.

وقال شارما: "الملاحظة المشتركة في هذه الدراسات هي أن الحمض النووي الريبوزي الصغير في الحيوانات المنوية، وخاصة عوامل نقل الناقل، ديناميكية للغاية وحساسة للظروف البيئية".

وأضاف أنه "مع ذلك، لم يكن معروفًا كيف يتم توليد عوامل نقل الناقل في الحيوانات المنوية".

وقد حددت الدراسة الحالية الجينات المشاركة في توليد عوامل نقل الناقل في الحيوانات المنوية، وسوف تسهل الدراسات المستقبلية لفهم كيف تعمل الظروف البيئية على تغيير مستويات عوامل نقل الناقل في الحيوانات المنوية.