Xác định enzyme DOT1L giúp sản xuất tinh trùng suốt đời

Nghiên cứu mới trên chuột cho thấy việc sản tinh trùng trong giai đoạn trưởng thành sẽ không thể diễn ra nếu thiếu enzyme DOT1L.

Trong khi phụ nữ được sinh ra với số lượng trứng giới hạn, đàn ông có thể sản xuất tinh trùng trong suốt cuộc đời trưởng thành. Điều này có nghĩa là họ phải liên tục đổi mới các tế bào gốc tinh trùng, còn được gọi là SSC, nơi khởi đầu của sự phát sinh tinh trùng.

Trong một nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Genes & Development, Giáo sư Jeremy Wang cùng các cộng sự tại Trường Thú y thuộc Đại học Pennsylvania của Mỹ cho biết quá trình đổi mới SSC phụ thuộc vào một chất điều hòa tế bào gốc có tên là DOT1L - một loại protein được tìm thấy ở các sinh vật nhân thực bao gồm cả con người.

Cấu trúc enzyme DOT1L

Nhóm nghiên cứu đã thực hiện thí nghiệm trên chuột và nhận thấy động vật thiếu DOT1L không thể giữ lại các tế bào gốc tinh trùng, điều này ảnh hưởng đến khả năng sinh tinh liên tục của chúng. Khám phá này bổ sung vào danh sách gồm một số ít các yếu tố đổi mới tế bào gốc đã được các nhà khoa học xác định cho đến nay.

"Việc xác định nhân tố thiết yếu này không chỉ giúp hiểu đặc tính sinh học của tế bào gốc mầm mà một ngày nào đó có thể cho phép chúng ta lập trình lại các tế bào sinh dưỡng, ví dụ như một loại tế bào da được gọi là nguyên bào sợi, để trở thành tế bào gốc mầm, về cơ bản là tạo ra một giao tử trong đĩa nuôi cấy. Đó là ranh giới tiếp theo cho việc điều trị hiếm muộn", Wang nhấn mạnh.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra chức năng tự đổi mới tế bào gốc của DOT1L một cách tình cờ khi thấy những con chuột có dạng đột biến DOT1L trong mọi tế bào không sống sót sau giai đoạn phôi thai. Wang và các cộng sự đưa ra giả thuyết rằng DOT1L có thể tham gia vào quá trình meiosis - quá trình phân chia tế bào tạo ra tinh trùng và trứng dựa trên các kiểu biểu hiện di truyền của DOT1L. Vì vậy, họ quyết định điều tra xem điều gì sẽ xảy ra nếu họ chỉ tạo đột biến gene trong các tế bào mầm.

"Khi chúng tôi làm điều này, các con vật vẫn sống sót và có vẻ khỏe mạnh. Tuy nhiên, khi xem xét kỹ hơn, chúng tôi phát hiện những con chuột có DOT1L đột biến trong tế bào mầm chỉ có thể hoàn thành một vòng sản xuất tinh trùng ban đầu, sau đó các tế bào gốc trở nên cạn kiệt và những con chuột bị mất tất cả tế bào mầm", tác giả chính của nghiên cứu cho biết.

Khi enzym DOT1L không hoạt động, các tế bào gốc tinh trùng dần cạn kiệt.

Sự sụt giảm sản xuất tinh trùng này có thể phát sinh do các vấn đề khác, nhưng nhiều bằng chứng đã chứng minh mối liên hệ giữa DOT1L và sự thất bại của quá trình tự đổi mới tế bào gốc. Đặc biệt, nhóm của Wang nhận thấy những con chuột bị mất liên tiếp các giai đoạn của quá trình phát triển tinh trùng, đầu tiên là không tạo ra các tế bào sinh tinh và sau đó là các khoang chứa tinh, tiếp theo là các tinh trùng tròn và tinh trùng kéo dài.

Trong một thí nghiệm sâu hơn, nhóm nghiên cứu phát hiện DOT1L dường như điều hòa một nhóm gene được gọi là Hoxc, các yếu tố phiên mã đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự biểu hiện của một loạt các gene khác.

"Chúng tôi nghĩ rằng DOT1L thúc đẩy biểu hiện của các gene Hoxc bằng cách methyl hóa chúng. Những yếu tố phiên mã này có thể góp phần vào quá trình tự đổi mới tế bào gốc. Tìm hiểu chi tiết về điều đó là một hướng đi trong tương lai cho công việc của chúng tôi", Wang nói thêm.

Mục tiêu cuối cùng của nhóm nghiên cứu là sử dụng DOT1L và các yếu tố khác liên quan đến quá trình tự đổi mới tế bào gốc để giúp đỡ những người gặp khó khăn trong việc sinh con.