Naukowcy z IIMCB odkryli molekularne podstawy niepłodności

Każdego roku miliony par na świecie zmagają się z niepłodnością. Według WHO problem dotyka nawet 1/6 populacji świata. Badania naukowców z IIMCB opublikowane w Nature Communications oraz Scientific Data pozwalają lepiej zrozumieć molekularne podstawy nieprawidłowego rozwoju komórek jajowych i plemników.

Nauka w dalszym ciągu poszukuje odpowiedzi na pytania o molekularne mechanizmy prowadzące do niepłodności. Zespół badaczy z Laboratorium Biologii RNA – Grupa ERA Chairs w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej (IIMCB), skupił się na białkach TENT5, które stosunkowo niedawno znalazły się w polu zainteresowania biologii. Analizy bioinformatyczne pozwoliły na ich identyfikację dopiero w 2016 r. Białka TENT5 odpowiadają za poliadenylację – proces niezbędny m.in. dla prawidłowego rozwoju komórki jajowej i plemnika.

Fig.: Schemat rozwoju komórki jajowej i plemnika myszy.
Zaznaczono, jak mutacje różnych genów rodziny Tent5 prowadzą do zaburzeń ich rozwoju, wskazując na ich funkcję. Tent5b i Tent5c razem są niezbędne dla rozwoju komórki jajowej. 
Tent5c dodatkowo reguluje ostatnie stadium rozwoju plemnika, podczas gdy Tent5d jest istotny dla wczesnych stadiów.

Odkrycie sięgające poza laboratoria

– Mówiąc najprościej, bez białek TENT5 nie ma poliadenylacji, a bez poliadenylacji nie ma życia – mówi jeden z głównych autorów badania, dr Michał Brouze - Dotychczas panował pogląd, że jeżeli brakuje TENT5 lub z różnych przyczyn nie pełnią one swojej funkcji, mogą być zastąpione przez inne białka. My udowodniliśmy, że są niezastępowalne – jest to istotna zmiana w dotychczasowej wiedzy na temat molekularnych mechanizmów płodności i bezpłodności – dodaje badacz z IIMCB.

W badaniu połączono różne metodologie i aspekty badań biologicznych. Zespół przeprowadził badania nad mutacjami czterech białek rodziny TENT5 u myszy, z zastosowaniem metod klasycznej embriologii. Skupiono się na morfologii oocytów i plemników oraz ich potencjale do rozwoju i zapłodnienia. Jednocześnie użyto najnowocześniejszych precyzyjnych metod badania kwasów nukleinowych, m.in. korzystając z sekwencjonowania całych nici RNA z użyciem nanoporów na platformie ONT i poszukiwania powtarzalnych motywów w tych sekwencjach, które mogłyby decydować o specyficzności działania białek TENT5. Kompleksowa analiza tak uzyskanych danych przez mgr. Agnieszkę Czarnocką-Cieciurę, główną autorkę pracy opublikowanej w Scientific Data, umożliwiła identyfikację specyficznych genów zależnych od TENT5, które są niezbędne dla rozwoju gamet.

- Nasze badanie opisane w ostatnich publikacjach, pokazują konkretne mechanizmy molekularne i bezpośrednio zwiększają zrozumienie działania najważniejszych mechanizmów w komórce jajowej i plemniku – mówi dr Michał Brouze – Te wyniki będą cenne dla naukowców badających cytoplazmatyczną poliadenylację w kontekście rozwoju gamet i niepłodności. W rezultacie, nasze wyniki mogą wyjść poza laboratoria i stanowić fundament przyszłych terapii w leczeniu niepłodności – podsumowuje biolog molekularny.

Przełomowe badania w historii IIMCB

Co warto podkreślić, artykuł opublikowany w Nature Communications opisujący rolę białek TENT5 zdobył pierwsze miejsce w wewnętrznym konkursie na najlepszą publikację naukową w Instytucie - Best Papers Awards 2024. - Uzyskanie tak istotnych wyników nie byłoby możliwe bez wsparcia infrastrukturalnego IIMCB  w ramach Infrastruktury Badawczej Molekuł i Komórek IN-MOL-CELL - pragnę zwłaszcza podziękować kierowanej przez dr. Olgę Gewartowską Pracowni Inżynierii Genomu, która odpowiadała za stworzenie modyfikowanych genetycznie linii myszy wykorzystanych w tych badaniach – podkreśla dr Michał Brouze. Artykuły naukowe opublikowane w Nature Communications oraz Scientific Data stanowiły również podstawę rozprawy doktorskiej dr. Michała Brouze, napisanej pod kierunkiem prof. dr. hab. Andrzeja Dziembowskiego, pt. „Analysis of the Role of Selected Exoribonucleases and Poly(A) Polymerases in Mus musculus”. Obrona tej pracy, która odbyła się 21 lutego 2025 r., była pierwszą  w historii Instytutu. Tym samym Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej  w Warszawie zainaugurował nowy etap w swej historii, umożliwiając realizację pełnej ścieżki doktorskiej – od badań po obronę – pod jednym dachem wiodącej polskiej jednostki badawczej  o międzynarodowej renomie. 

Artykuł naukowy w Nature Communications zatytułowany “TENT5-mediated polyadenylation of mRNAs encoding secreted proteins is essential for gametogenesis in mice” jest dostępny pod linkiem:
https://www.nature.com/articles/s41467-024-49479-4

Artykuł naukowy  w Scientific Data zatytułowany “Comprehensive analysis of poly(A) tails in mouse testes and ovaries using Nanopore Direct RNA Sequencing” jest dostępny pod linkiem:
https://www.nature.com/articles/s41597-024-04226-8