科学:揭示了人类卵母细胞缺乏动力蛋白KIFC1 并经常组装不稳定的纺锤体

来源：原网站2022-02-19 14:27

在一项新的研究中，德国马克斯普朗克多学科研究所(MPI)的Melina Schuh博士领导的研究小组发现，人类的卵子缺乏一种重要的蛋白质，这种蛋白质充当马达蛋白。这种运动蛋白有助于在细胞分裂过程中稳定染色体的复合体。这一发现为开发减少人类卵子染色体分离错误的处理方法开辟了新的途径。

2022年2月19日/Bion/-人类卵子往往包含错误数量的染色体，这会导致流产和不孕。在一项新的研究中，德国马克斯普朗克多学科研究所(MPI)的Melina Schuh博士领导的研究小组发现，人类的卵子缺乏一种重要的蛋白质，这种蛋白质充当马达蛋白。这种运动蛋白有助于在细胞分裂过程中稳定染色体的复合体。这一发现为开发减少人类卵子染色体分离错误的处理方法开辟了新的途径。相关研究成果近日发表在《科学》杂志上，题目是《人类卵母细胞中纺锤体极组织和不稳定性的机制》。

哺乳动物卵母细胞的纺锤体不稳定性。缺少aMTOC的小鼠卵母细胞(左)和牛卵母细胞(中)的分子马达KIFC1的缺失导致了多极纺锤体(灰色)和染色体(品红色)的错误分离，这再现了人类卵母细胞(右)的纺锤体不稳定性，如这些免疫荧光图像所示。相反，外源性KIFC1可以稳定人类卵母细胞中的纺锤体，但人类卵母细胞天然缺乏KIFC1。黄色箭头表示多个纺锤极。图片来自science，2022，doi :10.1126/science . abj 3944。

当卵子与精子受精时，新的生命开始了。在这种融合中，来自双亲的遗传信息被结合在一起。精子和卵子提供了它们23条染色体中每一条的单一拷贝。因此，新发育的胚胎有一套完整的46条染色体。然而，卵母细胞是卵子的前体细胞，每个染色体都有两个副本，因此在受精前必须丢失其中的一半。这发生在一个叫做减数分裂的特殊细胞分裂过程中。作为一种复杂的化合物，纺锤体确保成熟的卵母细胞保留正确数量的染色体。纺锤体由纺锤体纤维组成，在减数分裂过程中附着在染色体上。然后，这些旋转的细丝将每个染色体的副本拉向纺锤体的相反两极，然后卵母细胞在它们之间分裂。

这个过程在人类中非常容易出错。如果太多或太少的染色体留在成熟的卵子中，将有流产或后代生病的风险，如唐氏综合征。Schuh说，“我们已经知道，人类的卵母细胞经常组装具有不稳定磁极的纺锤体。这种不稳定的纺锤体在分裂时会错排染色体。这些高错误率在动物界的其他成员中要低得多。在我们的实验中，其他哺乳动物卵母细胞的纺锤体总是非常稳定。”

由于缺乏运动蛋白，纺锤体不稳定

为了找出是什么使人类纺锤体如此不稳定，Schuh和他的研究小组比较了不同哺乳动物卵母细胞中纺锤体稳定所需的蛋白质分子列表。在这些实验中，他们使用了未受精的人类卵母细胞，这些卵母细胞是患者在德国哥廷根生育中心和柏林生育中心进行生育治疗时捐赠的，用于研究。为了与其他哺乳动物物种进行比较，他们使用了老鼠、猪和牛的卵母细胞。

Schuh的团队发现人类卵母细胞缺乏蛋白质KIFC1。这种马达蛋白在纺丝之间形成了一座桥梁，有助于排列纺丝并防止它们解体。论文第一作者、Schuh实验室博士后研究员Chun So解释说，“与人类相比，小鼠、猪和牛的卵母细胞含有明显更多的KIFC1蛋白。”

然后，他们探索了操纵这种蛋白质的水平是否会影响纺锤体的稳定性。他们使用了一种由Schuh实验室联合开发的名为Trim-Away的新方法来消除小鼠和牛卵母细胞中的KIFC1蛋白。这项技术可以快速降解任何类型细胞中的几乎任何目标蛋白。所以补充说，“如果没有这种马达蛋白，大多数小鼠和牛卵母细胞会像人类卵母细胞一样组装不稳定的纺锤体，并且会发生更多的染色体分离错误。”因此，我们的结果表明KIFC1对于确保减数分裂过程中染色体的无错分布非常重要。"

作为开发新疗法的基础。

KIFC1能否成为减少人类卵子染色体分离错误的起点？Schuh说，“对我们来说，令人兴奋的问题是：如果我们将额外的KIFC1引入人类卵母细胞，纺锤体是否会变得更加稳定？”事实上，在显微镜下，补充了额外KIFC1的人类卵母细胞具有明显更稳定的纺锤体，从而减少了染色体分离错误。她说，“因此，将KIFC1引入人类卵母细胞可能是一种减少缺陷卵子的潜在方法。这可能有助于使生育治疗更加成功。”(100yiyao.com 100医疗网)

参考文献：

Chun So等人。科学，2022，doi :10.1126/science . abj 3944。

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