卵细胞维持生殖寿命通过切换到待机模式”

研究人员基因调控中心(点)在巴塞罗那已经发现了一种机制,可以解释如何不成熟的人类卵细胞(卵母细胞)能够生存很长一段时间没有失去生殖能力。研究结果发表在《华尔街日报》自然。

卵母细胞必须保持健康的几十年

卵母细胞是一种未成熟卵细胞(卵)——雌性生殖细胞参与繁殖。人们认为在出生时,人类与生俱来的所有卵子细胞,他们将在生活。的美国妇产科医生协会估计新生儿有大约1 - 2百万卵母细胞,减少在青春期的300000 - 500000年,25000年,37岁,大约1000年,51岁。

人类的寿命是最长的陆地哺乳动物的卵母细胞必须潜伏数十年,同时避免尽可能多的细胞损伤,为了维持他们的生殖能力。尽管与年龄有关的卵母细胞和卵子的质量和数量的减少是主要之一风险因素女性不孕,相对很少有人知道卵母细胞的机制,用于保持细胞健康。

像所有细胞休眠卵母细胞新陈代谢必须保持活跃,这样他们可以生产所需的基本分子保持细胞的可行性和功能——如氨基酸和核苷酸——即使他们不积极增长或分裂。但是,细胞内线粒体代谢,也可以被称为活性氧分子产生损害(ROS)作为副产品。在足够高的浓度,ROS能破坏DNA和其它分子,造成毒性和潜在地导致程序性细胞死亡(细胞凋亡)。

在新的研究中,研究人员着手了解卵母细胞平衡他们的代谢需求,同时限制潜在的有害活性氧的生产。脉斑岩博士的博客,这项研究的资深作者,组长在细胞和发育生物学在环球化,解释说,“在4例女性不孕原因不明,这表明有许多“未知的未知”在我们的知识女性生殖。我们的发现揭示了好奇的问题一个卵母细胞如何活20 - 30年但保留青春的细胞质。”

线粒体代谢重编程

开展他们的研究中,研究人员博客的实验室第一次使用卵母细胞在早期和晚期阶段的发展,从非洲抓青蛙非洲爪蟾蜍光滑的)- - -一个现成的模式生物。之后,他们变成了早期人类卵母细胞(也称为原始卵母细胞)来测试他们的假设,由于难以获得人类的样本。

首先,细胞被标记探针,允许他们量化ROS水平,这表明,无论是非洲爪蟾蜍和早期人类卵母细胞表现出可检测活性氧信号。此外,对卵母细胞甲萘醌——维生素K的前兆,促进活性氧的形成导致细胞死亡在几乎80%的卵母细胞,证明是多么严格监管这些细胞内ROS生产必须,以防损坏。

接下来,研究人员调查了卵母细胞线粒体的活动。这些产生ROS作为副产品在生成三磷酸腺苷(ATP),细胞的能量货币。在线粒体有一系列五复合物——我叫复合物,II, III, IV和V——执行产生ATP的过程所需的反应称为氧化磷酸化。非洲爪蟾蜍卵母细胞抑制剂治疗,这些复合物,以确定他们是多么重要的健康细胞,研究人员还发现,线粒体活性相对较低。早期和晚期卵母细胞死亡当研究者抑制复合物II V——然而,78%的早期抑制后卵母细胞存活的复杂的我,表明早期卵母细胞不依赖于复杂的我在氧化磷酸化。

分析的蛋白质组成这些线粒体复合物显示蛋白质组成复杂的我是不活跃的,月初拆卸非洲爪蟾蜍卵母细胞。然而,随着卵母细胞成熟并成为准备排卵,复杂的我蛋白质活跃和他们的表达增加,导致细胞产生活性氧,变得敏感复杂我抑制。

在一起,这些结果表明,卵母细胞早期改造他们的线粒体代谢,避免ROS损伤在这样复杂的我不再是生存的必需品,细胞中存在的“待机模式”,后来开关代谢时卵母细胞开始成熟,将需要更多的能量。据研究人员介绍,这是一个惊人的发现,唯一的其他细胞类似的多细胞生物,已知存在没有线粒体功能复杂的我属于寄生植物槲寄生。研究的作者解释说,直接生化分析不能表现在人类卵母细胞测量复杂的活动,与当前技术,这需要从几千捐献者卵母细胞。相反,包括技术的结合蛋白质组学和成像表明,复杂的我也缺席人类卵母细胞和早期非洲爪蟾蜍卵母细胞。

提高我们对女性生育能力的理解

总的来说,这项研究的结果表明,卵母细胞早期限制ROS-mediated损害的绝大线粒体复合体I -的一个主要细胞ROS的发电机——维持他们的寿命。作者说,据他们所知,这是第一个生理动物细胞类型的证据不存在线粒体功能复杂的我。

博客和他的同事们都渴望探索这些发现进一步指出:“我们计划调查没有复杂的机制,使卵母细胞生存。我们特别感兴趣的能源休眠卵母细胞依赖卵巢。这一研究将饮食和营养与女性生育能力产生重大的影响,”博客解释道。“例如,现在我们可以开始检查复杂的水平我子单元与不明原因未成熟卵母细胞的女性生育问题,看看我们是否能解释其中的一些问题,”她总结说。

博士脉斑岩博客说莎拉·惠兰,科普作家技术网络。188金宝搏备用

参考:Rodriguez-Nuevo,托雷斯,杜兰JM,德Guirior C, Martinez-Zamora妈,博客大肠卵母细胞保持ROS-free线粒体代谢抑制复杂的我。自然。2022:1-6。doi:10.1038 / s41586 - 022 - 04979 - 5