Uncovering the role of DICER and pericentric heterochromatin expression during spermatogenesis

Ram Prakash Yadav

Ram Prakash Yadav keskittyi tutkimuksessaan erityisesti sukusolujen heterokromatiinialueen säätelyyn. Tutkimus osoitti, että tavallisesti hiljaisilla heterokromatiinialueilla tuotetaan RNA-molekyylejä tietyssä siittiön muodostumisen vaiheessa. 

– Selvitimme näiden RNA-molekyylien säätelymekanismeja ja osoitimme, että säätelyyn osallistuvan DICER-proteiinin toiminta on välttämätön hedelmöityskykyisen siittiön muodostukselle. Näillä säätelymekanismeilla on siis keskeinen rooli miesten hedelmällisyyden ylläpidossa, Yadav kertoo.

DICER-proteiinin parhaiten tunnettu tehtävä on tuottaa pieniä säätely-RNA:ita eli mikroRNA:ita, jotka osallistuvat geenien ilmentymisen säätelyyn. 

– Tutkimani hiirimallin tarkempi analyysi osoitti, että sukusoluissa DICER-proteiini osallistuu mikroRNA:iden tuottamisen lisäksi myös heterokromatiinialueiden säätelyyn, Yadav sanoo.   

Heterokromatiini on erittäin tiukkaan pakattua DNA:ta, jonka tiukka pakkautuminen pitää sen tavallisesti hiljaisessa muodossa. Toisin sanoen heterokromatiinialueella ei yleensä tapahdu geenien luentaa. 

– Tutkimukseni kuitenkin paljasti, että siittiön muodostumisen aikana heterokormatiinialueella tuotetaan RNA-molekyylejä, joita kutsutaan MSR-RNA:ksi. Tulosten mukaan heterokromatiinialueen luenta on erityisen aktiivista meioosia läpikäyvissä sukusoluissa, Yadav selittää.  

DICER-proteiini auttaa pitämään yllä hedelmällisyyttä

Dicer-geenin poistaminen sukusoluista esti normaalin siittiötuotannon ja johti rakenteeltaan epänormaalien siittiöiden muodostukseen. DICER-proteiinilla on siis keskeinen merkitys hedelmällisyyden ylläpidossa. 

– Sukusoluissa, joista Dicer-geeni oli poistettu, MSR-RNA:iden määrä oli huomattavasti kohonnut. Tämä tärkeä havainto toimi lähtösysäyksenä heterokromatiinialueelta tuotettujen RNA:iden tarkemmalle analyysille Yadav taustoittaa. 

Jatkotutkimukset paljastivat, että DICER-proteiini sitoutuu MSR-RNA:ihin, ja pystyy pilkkomaan niitä pienemmiksi palasiksi. MSR-RNA:iden tasojen nouseminen Dicer-poistogeenisen hiiren sukusoluissa johtui siis siitä, että hajottaminen ei toiminut normaalisti. 

– Erittäin tärkeä löydös tutkimuksessani oli se, että DICER-proteiinin toiminta MSR-RNA:iden säätelyssä näyttäisi olevan tärkeää sukusolujen erilaistumiselle. Tutkimalla kromosomien jakautumista meioosin aikana sain selville, että ilman DICER-proteiinia kromosomit eivät siirtyneet oikein, mikä johti epänormaaliin kromosomimäärään sukusoluissa, Yadav kertoo.  

Löydös viittaa siihen, että jokaisen kromosomin keskiosalle tyypillisen heterokromatiinin täytyy olla oikein säädelty, jotta meioottinen solujakautuminen voi tapahtua oikein. 

– Tutkimukseni tulokset osoittavat, että DICER-proteiinilla ja heterokromatiinialueella tuotetuilla MSR-RNA:lla on keskeinen merkitys siittiötuotannossa. Tulokset tarjoavat tärkeää lisätietoa miesten hedelmällisyyttä ylläpitävistä mekanismeista ja auttavat meitä ymmärtämään paremmin hedelmättömyyden syitä, Yadav summaa.

Väitöskirja on englanninkielinen