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揭示卵母细胞的中心体不会遗传给后代之谜

2016-07-06   浏览量:  文章来源: 生物谷

核心提示:在精子让卵子受精后,一些细胞器是不对称遗传的,比如线粒体,它是由母体提供的,而父本精子中的线粒体会在受精后发生自我降解。 另一种被称作中心体的细胞器是动物细胞中的主要微管组织中心(major microtubule-organizing center, MTOC),是由两个非常稳定的微管圆柱体组成的:中心粒和中心粒外周蛋白基质(PCM)。PCM是中心粒的生物发生所必不可少的,而且在微管成核(micro

在精子让卵子受精后,一些细胞器是不对称遗传的,比如线粒体,它是由母体提供的,而父本精子中的线粒体会在受精后发生自我降解。

另一种被称作中心体的细胞器是动物细胞中的主要微管组织中心(major microtubule-organizing center, MTOC),是由两个非常稳定的微管圆柱体组成的:中心粒和中心粒外周蛋白基质(PCM)。PCM是中心粒的生物发生所必不可少的,而且在微管成核(microtubule nucleation.)中发挥着重要作用。中心粒在纤毛和中心粒组装中发挥着至关重要的作用。

在活跃分裂的细胞中,中心粒和中心体的数量受到严格控制:中心粒复制与DNA复制偶联在一起,以至于在有丝分裂期间,一个中心体含有两个中心粒,在有丝分裂纺锤体的每个极上有一个中心粒,从而确保染色体准确地分离。

令人吃惊的是,在大多数后生动物(metazoan)物种中,卵母细胞的中心粒(即母本中心粒)被清除了,受精卵依赖精子提供的中心粒(即父本中心粒),这个中心粒组装成受精卵中的首个中心体,从而确保有丝分裂正确进行和胚胎发育成功开展。在发育期间,卵母细胞中的中心粒清除被认为确保受精后的中心粒数目正确和有丝分裂成功完成,并且阻止孤雌生殖发生。

考虑到中心粒被认为是非常稳定的结构,卵母细胞的中心粒消失背后的机制一直是不清楚的。

在一项新的研究中,A. Pimenta-Marques等人以果蝇为研究对象,发现果蝇卵母细胞从它们附近的抚育细胞(nurse cell)中获得所有的中心体,这些中心体形成一个大的微管组织中心。他们分析了卵子发生过程中的多种标志物,发现母本中心体清除是逐步发生的:首先,中心体丢失PCM组分,随后在卵子发生最后阶段在减数分裂发生之前,中心粒才消失。

鉴于Polo激酶(Polo kinase)是一种主要的PCM招募因子,研究人员随后研究了这种蛋白在卵母细胞的微管组织中心内所发挥的调节性作用。他们发现在卵子发生期间,当PCM组分丢失时,Polo激酶下调表达。基于此,他们猜测Polo激酶在PCM维持中发挥着重要作用,以及PCM阻止中心粒清除。

为了验证这种猜测,研究人员在体外培养的停留在S期的果蝇细胞(在S期,中心粒含量保持恒定)中剔除了Polo激酶、PCM或者将两者同时剔除。在这三种情形下,他们观察到中心粒丢失。再者,在卵子发生期间,剔除Polo激酶会诱导中心粒提前清除。

干扰这种程序会阻止中心粒丢失,导致异常的减数分裂和有丝分裂,因而导致雌性不孕。这一机制挑战了中心粒具有内在稳定性结构的现有观点,揭示出Polo激酶和PCM在中心粒维持中的一般功能。

研究人员指出调节这种维持程序是成功的有性繁殖所必需的,决定了不同组织处于体内平衡时和患病时的中心粒寿命,因而对细胞骨架产生影响。

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