作者:王方 来源:中国科学报 发布时间:2024/7/2 17:06:42
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卵母细胞为何如此长寿

 

包括人类在内的哺乳动物在出生时就拥有所有的卵母细胞——未来会成熟为卵子。但与体内许多寿命较短的细胞不同,一些卵母细胞甚至在40多年后仍然存活且很健康。

现在,两项新的小鼠研究揭示了卵母细胞长寿的可能原因,而长寿可使动物成年后保持生育能力。卵巢是卵母细胞出生的地方,其所含蛋白质的寿命几乎和动物本身一样长,可以帮助卵母细胞存活。人类卵巢的蛋白质是否表现出同样的持久性尚不清楚。

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小鼠卵母细胞可以存活多年,可能源自其中的长寿蛋白质。图片来源:MELINASCHUH

没有参与这两项研究的英国伦敦大学学院分子生物学家John Labbadia说:“研究结果令人兴奋。几十年前的蛋白质可能有助促进新生命的诞生。”

在人类中,一个20周的女性胎儿通常拥有600万到700万个卵母细胞。大多数卵母细胞会死亡,但约有30万个活到青春期,约有1000个活到50岁左右的更年期。

考虑到小鼠的寿命较短,卵母细胞不需要在其体内存活很长时间,但动物可以繁殖一年以上,比蛋白质的平均寿命长得多。细胞会在几天内回收大部分分子。但并不是所有蛋白质都能如此迅速地分解。

在眼睛晶状体、关节软骨、大脑和线粒体中,人们发现了在啮齿类动物身上存活数年、在人类身上存活数十年的长寿蛋白质。科学家已经知道卵巢中有一些具有持久性的蛋白质,但不知道它们有多普遍。

为了找出答案,两个研究团队使用了类似的策略,旨在确定蛋白质存活的时间。研究人员都给雌性小鼠喂饲含有大量碳或氮的食物。小鼠会将这种重元素融入它们的蛋白质中,就像子宫里的幼鼠一样。

幼鼠出生后不久,研究人员就换成含有更轻、更常见形式的碳或氮的食物。第二代小鼠在食物转换之前产生的任何蛋白质都会含有较重元素,而后来产生的蛋白质则会携带较轻元素。由此,研究人员能够测量蛋白质的年龄。

德国马克斯·普朗克多学科科学研究所细胞生物学家MelinaSchuh领导的团队分析了8周大的小鼠的卵母细胞,后者正处于繁殖高峰期。6月20日,他们在《自然-细胞生物学》报告称,卵母细胞中约10%的蛋白质是动物在子宫内形成的。

为了确定这些蛋白质的分解速度,研究人员再次使用食物转换方法来标记15个月大的成年小鼠卵巢中的蛋白质。数学模型表明,超过10%的蛋白质有100多天的半衰期,这个数字大约是小鼠寿命的13%。

美国宾夕法尼亚大学神经科学家EwaBomba-Warczak和同事有类似的发现,并在eLife上发表的一篇论文中对此进行了描述。

研究人员分析了7个月大的小鼠的卵母细胞,发现大约5%的卵母细胞蛋白质是在出生前或出生后不久合成的。到小鼠11个月大的时候,长寿蛋白质仍然有近10%。

这两项研究还发现,一些蛋白质比其他蛋白质更容易黏附。eLife论文作者之一、美国西北大学神经科学家Jeffrey Savas说,其中最突出的是ZP3。之所以重要,是因为它是卵子表面允许精子进入的受体。

线粒体也富含长寿蛋白质。后代从母亲那里继承线粒体,拥有长寿蛋白质可以确保线粒体在通过卵子传递时是健全的。美国密苏里大学医学院生殖生物学家雷磊(音)说:“母亲把所有线粒体都给了下一代,它们最好是优良的。”

研究结果并没有提出明显提高卵巢功能的方法。但美国耶鲁大学医学院生殖生物学家Amanda Kallen表示,基于长寿蛋白水平的诊断测试对担心生育能力的患者可能很有价值。“即使不能阻止卵巢衰老,但如果能预测谁的衰老速度更快,也可以提供卵子冷冻之类的服务。”

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41556-024-01442-7

https://doi.org/10.7554/eLife.93172.1

 
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