İnsan spermində DNT dəyişikliklərinin daha erkən başladığı müəyyən edilib

Yeni araşdırma göstərir ki, sperm hüceyrələrində genetik materialın müəyyən dəyişiklikləri alimlərin düşündüyündən illər əvvəl baş verə bilər. DNT-nin yenidən qurulmasının bir hissəsi mayoz bölünmədən əvvəl, sperm əmələ gətirən hüceyrələrin adi bölünməsi zamanı başlayır. Hər bir uşağın genetik xüsusiyyətlərinin bir hissəsi valideynlərindən aldığı xromosomların birləşməsi nəticəsində formalaşır. Lakin bu xromosomlar valideynlərdən uşağa tamamilə dəyişməz şəkildə ötürülmür. Yeni araşdırmaya görə, insan spermində genetik materialın müəyyən yenidən qurulması sperm və yumurta hüceyrələrinin yaranması zamanı baş verən mayoz bölünmədən əvvəl də həyata keçirilə bilər.

Nature jurnalında dərc olunan tədqiqat Wellcome Sanger İnstitutu, Kembric Universiteti və digər elmi müəssisələrin alimləri tərəfindən aparılıb.

İnsan sperm və yumurta hüceyrələrinin yaranması zamanı rekombinasiya adlanan proses genetik materialın yenidən təşkilinə səbəb olur. Nəticədə valideynlərdəki genetik materialın əvvəlki kombinasiyalarından fərqlənən yeni kombinasiyalar meydana gəlir. Bu prosesdə iki əsas mexanizm iştirak edir. Krossinq-over zamanı xromosomların nisbətən böyük hissələri qarşılıqlı şəkildə dəyişdirilir. Krossinq-oversiz gen konversiyası zamanı isə bir xromosom öz uyğun cütündən daha qısa DNT hissəsini götürərək həmin bölgədəki genetik variantı dəyişə bilər. Gen konversiyası mütləq yeni DNT ardıcıllığı yaratmır. Lakin müəyyən bir gen bölgəsində valideynlərdən miras alınmış variantlardan hansının qalacağını dəyişə bilər. Alimlər ənənəvi olaraq hər iki prosesin mayoz zamanı baş verdiyini düşünürdülər.

Lakin mayozdan əvvəl sperm əmələ gətirən ilkin hüceyrələr adi hüceyrə bölünməsi – mitoz – yolu ilə dəfələrlə çoxalır. Bu hüceyrələrin davamlı şəkildə qorunması yetkinlik dövrü boyunca sperm istehsalının davam etməsi üçün vacibdir. 

Sperm hüceyrələrində minlərlə genetik hadisə aşkarlanıb

Tədqiqatçılar gen konversiyasının sperm inkişafının daha erkən mərhələsində başlayıb-başlamadığını müəyyənləşdirmək üçün 13 donordan götürülmüş 15 sperm nümunəsini araşdırıblar. Donorların yaşı 24–74 arasında olub. Alimlər yüksək dəqiqlikli uzunoxunuşlu sekvensləşdirmə texnologiyasından istifadə ediblər. Bu üsul ayrı-ayrı DNT molekullarının daha uzun hissələrini təhlil etməyə və ənənəvi üsullarla müəyyənləşdirilməsi çətin olan kiçik rekombinasiya hadisələrini aşkar etməyə imkan verib.

Nəticədə sperm DNT-sində birbaşa:

• 7 143 krossinq-over hadisəsi;

• 2 382 krossinq-oversiz gen konversiyası hadisəsi

müəyyən edilib. Daha sonra tədqiqatçılar bu nəticələri qan nümunələrindən əldə edilmiş uzunoxunuşlu genom məlumatları və əvvəlki araşdırmaların nəticələri ilə müqayisə ediblər. Məlum olub ki, gen konversiyalarının əhəmiyyətli hissəsi mayoz başlamazdan əvvəl formalaşmış ola bilər. Bu hadisələrin molekulyar xüsusiyyətləri mayoz zamanı baş verən proseslərdən fərqlənib və daha çox adi bədən toxumalarında müşahidə olunan DNT təmiri proseslərinə bənzəyib. 

Hətta eyni əkizlərin spermində də fərqlər aşkarlanıb

Gen konversiyasının tezliyi və genomun hansı bölgələrində baş verməsi insanlar arasında dəyişib. Fərqlər hətta eyni yumurtadan yaranan əkizlər arasında da müşahidə olunub. Bu şəxslərin irsi genomları demək olar ki, eyni olsa da, sperm hüceyrələrində genetik dəyişikliklərin nümunələri fərqlənib. Bu nəticə sperm müxtəlifliyinin yalnız genetik təlimatlarla müəyyənləşmədiyini göstərir. Fərdin həyatında və hüceyrə inkişafında müstəqil şəkildə baş verən bioloji proseslər də sperm hüceyrələrinin genetik xüsusiyyətlərinə təsir göstərə bilər. Tədqiqatçılar sperm hüceyrələrində rekombinasiyanın iki mərhələli modelini irəli sürürlər. Birinci mərhələdə sperm istehsal edən hüceyrələrin adi bölünməsi zamanı müəyyən DNT köçürülmələri baş verir. Daha sonra, mayoz mərhələsində əlavə genetik yenidənqurma həyata keçirilir. Bu daha erkən fəaliyyət hər bir sperm hüceyrəsinin genetik baxımdan fərqlənməsinə əlavə mexanizm qazandırır və sperm hüceyrələrində əhəmiyyətli rekombinasiyanın yalnız mayoz başladıqdan sonra baş verdiyi ilə bağlı uzunmüddətli yanaşmanı dəyişdirir.

Tədqiqat zamanı müəyyən edilən genetik köçürülmələrin bir çoxu genomun təbii olaraq qırılmağa daha həssas olan bölgələrində baş verib. Belə qeyri-sabit bölgələrin DNT təmiri genomun qorunması baxımından mühüm rol oynayır. Lakin bu proses zamanı yaranan səhvlər gələcək nəsilə ötürülə bilən genetik dəyişikliklərə səbəb ola bilər. Bu dəyişikliklərin necə və hansı mərhələdə meydana gəldiyini araşdırmaq irsi xəstəliklərin yaranma mexanizmləri, reproduktiv sağlamlığın qorunması və DNT bütövlüyünün təmin olunması haqqında yeni məlumatlar verə bilər.

Tədqiqatın nəticələri göstərir ki, mayozdan əvvəl baş verən DNT təmiri sperm hüceyrələrində genetik müxtəlifliyin formalaşmasına əvvəllər düşünüldüyündən daha çox töhfə verə bilər. Bu isə prosesin insanlar arasında niyə fərqləndiyini və gələcək nəsillərə ötürülən genetik müxtəlifliyə necə təsir etdiyini araşdırmaq üçün yeni imkanlar yaradır.