Ученые Центра динамики биосистем RIKEN совершили прорывное открытие, которое изменяет наши представления о процессе репликации ДНК в ранних эмбрионах. Исследование, опубликованное в журнале Nature, показало, что после зачатия эмбриона репликация ДНК проходит через период высокой нестабильности, что приводит к увеличению числа ошибок при копировании хромосом.
Исследователи применили метод геномики отдельных клеток, известный как scRepli-seq, что позволило им детально изучить репликацию ДНК в эмбрионах мышей на различных стадиях развития, начиная с момента оплодотворения. Во время репликации, когда часть хромосомы раскручивается, области ДНК расходятся, формируя структуру, напоминающую вилку. Для продолжения процесса репликации вилка должна двигаться по цепи ДНК, закрывая уже скопированные участки и открывая новые.
Команда ученых обнаружила, что на ранних стадиях эмбриогенеза, до образования четырехклеточного эмбриона, ДНК реплицируется равномерно, в отличие от последовательной репликации в зрелых клетках. Также было установлено, что скорость движения репликативной вилки существенно снижена на стадиях с 1, 2 и 4 клетками, что способствует возникновению ошибок копирования.
Ошибки в репликации ДНК в первые дни после зачатия часто приводят к хромосомным аномалиям, таким как дополнительные или отсутствующие копии, разрывы или неполные копии. Некоторые из этих ошибок могут вызвать выкидыш, а другие — генетические нарушения, такие как синдром Дауна. Особенно важно, что на стадии четырехклеточного эмбриона наблюдается пик хромосомных аномалий, что связано с замедленным движением репликативной вилки.
Исследователи отметили, что 13% клеток на этой стадии имеют хромосомные аномалии, в то время как на других стадиях этот показатель значительно ниже. Эти данные могут стать основой для разработки новых подходов в репродуктивной медицине, направленных на снижение риска хромосомных аномалий в начальные дни после оплодотворения.
