Запліднена яйцеклітина тримає хромосоми сперматозоїда подалі від своїх власних, що дозволяє їй легко позбутися зайвого набору хромосом.
Про яку зайву ДНК в яйцеклітині тут йде мова? Ми знаємо, що до запліднення в яйцеклітині є непарний (гаплоїдний) набір хромосом від матері, а після запліднення до них додаються такі ж непарні батьківські хромосоми зі сперматозоїду - разом вони утворюють подвійний (диплоїдний) хромосомний набір, необхідний для розвитку ембріона.
Проте в заплідненій яйцеклітині є зайва ДНК у вигляді додаткового набору материнських хромосом. Щоб зрозуміти, звідки вона береться, потрібно уважніше придивитися до того, як дозріває яйцеклітина. Там є багато етапів, і найостанніший - ділення клітини-попередниці мейозом, коли в результаті виходять чотири дочірні клітини з одинарним набором хромосом. Чотири - тому що мейоз складається з двох поділів поспіль. При цьому клітина-попередниця (або ооцит першого порядку) обидва рази ділиться асиметрично, так що майже вся цитоплазма дістається тільки однієї з дочірніх клітин. Вона і виявиться зрілою яйцеклітиною, а три залишилися дуже дрібні клітини, так звані полярні тільця, зникають.
І ось тут є одна особливість: після першого поділу виходить велика клітина (ооцит другого порядку) і маленька - перше полярне тільце. При звичайному мейозі обидві клітини повинні тут же поділитися ще раз, але ооцит другого порядку завмирає на півдорозі. Він певним чином змінюється, готуючись до запліднення, але при цьому в ньому залишається по дві материнські копії кожної хромосоми. При заплідненні в яйцеклітині виявляється потрійний набір хромосом. Але тут вона завершує поділ: зайвий хромосомний набір йде в ще одне полярне тільце, і в заплідненій яйцеклітині виявляється нормальний подвійний набір хромосом. Тобто остаточне дозрівання яйцеклітини, як не дивно, відбувається після запліднення.
Як при цьому останньому поділі яйцеклітина не плутається в хромосомах? Як у неї виходить завершити дозрівання, зберігши у себе тільки що придбані хромосоми від сперматозоїду і позбувшись тільки від зайвих материнських хромосом? Співробітникам японського Інституту фізико-хімічних досліджень (RIKEN) вдалося почасти розгадати цю загадку. Коли сперматозоїд стикується з яйцеклітиною, його повинні зустріти спеціальні білки, які допомагають мембрані сперматозоїда злитися з мембраною яйцеклітини і вивільнити його хромосоми в її цитоплазму. Виявилося, що білок яйцеклітини під назвою RanGTP переганяє мембранні білки стикування подалі від того місця, де знаходяться хромосоми самої яйцеклітини. І навіть якщо сперматозоїд зіткнувся з яйцеклітиною в неправильному місці, його перетягнуть туди, де має відбутися злиття.
А після злиття вже інший білок, F-актин, утримує хромосоми сперматозоїда подалі від хромосом яйцеклітини. Вона може спокійно відщепити від себе невеликий шматочок цитоплазми з зайвим набором хромосом (тобто полярне тільце), поки сперматозоїдні хромосоми бовтаються на її протилежному кінці.
Експерименти, які дозволили все це побачити, ставили на мишачих яйцеклітинах і сперматозоїдах; швидше за все, те ж саме відбувається і у людини, хоча перевірити все одно потрібно. Можливо, деякі форми безпліддя і невдачі в штучному заплідненні пов'язані з тим, що механізм тимчасового поділу яйцеклітинних і сперматозоїдних хромосом працює з аномаліями, або що сперматозоїд вводять - при штучному заплідненні - настільки не туди, що яйцеклітина не може відокремити одні хромосоми від інших.
Результати досліджень опубліковані в Journal of Cell Biology.