به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، ناباروری (Infertility) به ناتوانی در تولید مثل گفته می‌شود که در بیشتر جانداران از جمله گیاهان و جانوران پیش می‌آید. سازمان بهداشت جهانی، ناباروری را یک بیماری در سیستم تولید مثل می‌داند که به وسیله ناکامی در رسیدن به حاملگی بالینی پس از دوازده ماه یا بیشتر آمیزش جنسی منظم بدون محافظت رخ می‌دهد. ناباروری یکی از مشکلات در زوج‌هاست هست. این مشکل در انسان‌ها و حتی جانوران وجود دارد. از هر ۶ زوج یک زوج مبتلا به مشکلات ناباروری هستند که اکثر آن‌ها بدون درمان صاحب فرزند می‌شوند. علل ناباروری بسیار متفاوت است، همچنین میزان شیوع ناباروری در پژوهش‌های مختلف بسیار بالا گزارش شده‌است . از میلیون‌ها زوجی که در سراسر جهان ناباروری را تجربه می‌کنند، نیمی از موارد آن از مردان منشأ می‌گیرد. برای 10 درصد از مردان نابارور، اسپرم کم یا اصلا تولید نمی‌شود. اکنون، تحقیقات جدید موسسه تحقیقات پزشکی Stowers، با همکاری مرکز بیولوژی سلولی Wellcome در دانشگاه ادینبورگ، در حال روشن کردن آنچه ممکن است در فرآیند تشکیل اسپرم اشتباه باشد، منجر به نظریه‌های بالقوه در مورد درمان‌های احتمالی می‌شود. دکتر اسکات هاولی، محقق Stowers، می‌گوید: " یک علت مهم ناباروری در مردان این است که آن‌ها نمی‌توانند اسپرم بسازند. اگر دقیقاً بدانید چه چیزی اشتباه است، فناوری‌هایی در حال ظهور هستند که ممکن است راهی برای رفع آن به شما ارائه دهند." مطالعه منتشر شده در نشریه Science Advances از آزمایشگاه Hawley و محقق مرکز Wellcome، دکتر اوون دیویس، ممکن است به توضیح اینکه چرا برخی از مردان اسپرم کافی برای بارور کردن تخمک تولید نمی کنند کمک کند.

تقسیم میوز

تقسیم میوز، نوعی تقسیم هسته سلولی می‌باشد که در آن تعداد کروموزوم‌ها نصف می‌شود و سلول‌های تخصص‌یافته‌ای که مسئول تولیدمثل هستند (گامت در جانوران و بعضی از دیگر جانداران یا هاگ در بعضی از دیگر جانداران) تولید می‌شود. تقسیم میوز برای تولید مثل جنسی ضروری است و در همه یوکاریوتهایی (همچنین تک‌یاخته‌ای‌های پروکاریوت) که تولیدمثل جنسی انجام می‌دهند، رخ می‌دهد. در اکثر گونه‌های دارای تولید مثل جنسی، از جمله انسان، یک ساختار پروتئینی حیاتی شبیه یک پل شبکه مانند باید به درستی برای تولید اسپرم و سلول‌های تخمک ساخته شود. تیمی ‌به سرپرستی کاترین بیلمایر، دانشیار سابق تحقیقات پسا دکتری، دریافتند که در موش‌ها، تغییر یک نقطه منفرد و بسیار خاص در این پل باعث فروریختن آن شده و منجر به ناباروری می‌شود و در نتیجه بینشی در مورد ناباروری انسان در مردان به دلیل مشکلات مشابه با میوز فراهم می‌کند. میوز، فرآیند تقسیم سلولی که منجر به تولید اسپرم و تخمک می‌شود، شامل مراحل مختلفی است که یکی از آن‌ها تشکیل یک ساختار پروتئینی بزرگ به نام کمپلکس سیناپتونمال است. این مجموعه مانند یک پل، جفت‌های کروموزوم را در جای خود نگه می‌دارد و تبادلات ژنتیکی لازم را امکان‌پذیر می‌سازد که برای کروموزوم‌ها برای جداسازی صحیح به اسپرم و تخمک ضروری است.

کمپلکس سیناپتونمی

کمپلکس سیناپتونمی (Synaptonemal complex) و به اختصار SC، مجموعه‌ای از پروتئین‌های سلولی است که باعث می‌شود کروموزوم‌های همولوگ یکدیگر را شناسایی کرده و در مرحله زیگوتن از پروفاز I میوز در کنار هم قرار بگیرند. پروتئین‌هایی که در کنار هم قرار گرفتن کروموزوم‌های هومولوگ نقش دارند، بسیار شبیه پروتئین‌هایی هستند که در کراسینگ اور نقش دارند. در مرحله زیگوتن، کروموزوم‌های همولوگ توسط کمپلکس پروتئینی سیناپتونمی به هم متصل می‌شوند و تتراد (تتراد ساختاری چهار کروماتیدی است که از کنار هم قرار گرفتن طولی دو کروموزوم همتا که هر کدام دو کروماتید خواهری دارند در مرحله پروفاز I میوز به وجود می‌آید. در فرایند اسپرم‌زایی آقایان در هنگام اولین تقسیم میوزی اسپروماتوسیت اولیه کروموزوم‌های غیر همتا نیز ساختار چهار کروماتیدی تتراد را تشکیل می‌دهد) را تشکیل می‌دهند. کمپلکس سیناپتونمی از سه ردیف پروتئین موازی تشکیل شده‌است (به ردیف پروتئین مرکزی سنترال اِلمنت و به دو ردیف پروتئین مجاور آن لوترال اِلمنت می‌گویند). این سه ردیف پروتئینی توسط رشته‌های پروتئینی که از هسته محوری منشأ می‌گیرند بهم متصل می‌شوند بیلمیر گفت: " یک عامل مهم در ناباروری نقص در میوز است. برای درک اینکه چگونه کروموزوم‌ها به درستی به سلول‌های تولید مثلی جدا می‌شوند، ما واقعاً علاقه مندیم که دقیقاً قبل از آن چه اتفاقی می‌افتد زمانی که کمپلکس سیناپتونیم بین آن‌ها شکل می‌گیرد." مطالعات قبلی بسیاری از پروتئین‌های تشکیل‌دهنده کمپلکس سیناپتونمال، نحوه تعامل آن‌ها با یکدیگر را بررسی کرده‌اند و جهش‌های مختلف مرتبط با ناباروری مردان را شناسایی کرده‌اند. پروتئینی که محققان در این مطالعه بررسی کردند، شبکه‌های پل پرووربیال(proverbial) را تشکیل می‌دهد که بخشی از آن در انسان، موش و بسیاری از مهره‌داران یافت می‌شود که نشان می‌دهد برای مونتاژ آن حیاتی است. مدل‌سازی جهش‌های مختلف در یک منطقه بالقوه حیاتی در پروتئین انسانی، تیم را قادر ساخت تا پیش‌بینی کند که کدام یک از این جهش‌ها ممکن است عملکرد پروتئین را مختل کند.

نتایج مطالعه

 نویسندگان از یک تکنیک ویرایش ژن دقیق برای ایجاد جهش در یک پروتئین پیچیده سیناپتونمال کلیدی در موش استفاده کردند که به محققان اجازه داد تا برای اولین بار عملکرد مناطق کلیدی پروتئین را در حیوانات زنده آزمایش کنند. تنها یک جهش، که از آزمایش‌های مدل‌سازی پیش‌بینی شده بود، به‌عنوان مقصر ناباروری در موش تأیید شد. هاولی گفت: "ما در اینجا در مورد جراحی دقیق صحبت می کنیم.  ما روی یک ناحیه کوچک از یک پروتئین در این ساختار غول‌پیکر تمرکز کردیم که مطمئن بودیم می‌تواند دلیل مهمی‌برای ناباروری باشد." موش‌ها مدت‌هاست که به‌عنوان مدلی برای بیماری‌های انسانی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. از آزمایش‌های مدل‌سازی با استفاده از توالی‌های پروتئین انسانی، همراه با حفظ بالای این ساختار پروتئینی در بین گونه‌ها، مولکول دقیقی که باعث ناباروری در موش‌ها می‌شود، احتمالاً در انسان نیز به همان شیوه عمل می‌کند. بیلمیر گفت: " آنچه برای من واقعاً هیجان‌انگیز است این است که تحقیقات ما می‌تواند به ما در درک این فرآیند واقعاً اساسی که برای زندگی ضروری است کمک کند." از نظر هاولی، این تحقیق نمایشی واقعی از تطبیق پذیری مؤسسه است. آزمایشگاه هاولی معمولاً روی مگس‌های میوه تحقیق می‌کند، با این حال پروتئین کشف‌ شده در این مطالعه در مگس‌های میوه وجود نداشت و به یک ارگانیسم تحقیقاتی متفاوت برای ادامه نیاز داشت. به دلیل وجود منابع و مراکز فناوری در موسسه، امکان چرخش سریع و آزمایش فرضیه جدید ناباروری در موش وجود داشت.

پایان مطلب./