【Science】颠覆以往认知！复旦王磊教授团队揭示人类卵母细胞独特的纺锤体组装机制|蛋白|science

【Science】颠覆以往认知！复旦王磊教授团队揭示人类卵母细胞独特的纺锤体组装机制

2022-11-18 19:18:58　来源: 转化医学网

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作者：Jevin

导读：纺锤体精确组装才能保证染色体正确分离，以及后续细胞和胚胎的正常分裂及发育。在体细胞中，有丝分裂纺锤体组装由中心体介导，但卵母细胞很特别，人和小鼠的卵母细胞中并不存在中心体。在啮齿动物中，无中心微管组织中心（aMTOCs）负责减数分裂纺锤体组装，但长期以来科学家一直认为人卵母细胞在减数分裂纺锤体上缺乏突出的MTOC，并且人卵母细胞中中心粒纺锤体组装的确切机制尚不清楚。

2022年11月18日，复旦大学王磊、桑庆、孙晓溪等人在《Science》发表了研究论文。该研究不仅为这个问题提供了答案，也打破了长期以来的传统认知。研究首次发现了人类卵母细胞中前所未知且与众不同的微管组织中心，由此揭开了人类卵母细胞的纺锤体组装之谜。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7361

研究方法

为了鉴定驱动人卵母细胞纺锤体微管成核的潜在蛋白质，王磊团队通过免疫荧光或三维高分辨率活细胞成像在2000多个人卵母细胞中系统定位了86种人中心体和微管相关蛋白。

随后，研究人员跟踪了已识别的微管核子在核包膜分解（NEBD）之前和之后的不同时间点的动态迁移。此外，他们进一步下调了相应的蛋白质，以确认它们在微管成核和纺锤体组装中的作用。鉴于纺锤体微管成核缺陷导致纺锤体组装受损和卵母细胞异常成熟，他们在1394名以卵母细胞成熟停滞为特征的不孕女性患者中筛选了编码微管成核器成分的基因突变。

研究过程

在人类卵母细胞中，研究人员最终确定43个蛋白定位于减数分裂的纺锤体内。其中4个蛋白“CCP110，CKAP5，DISC1 和 TACC3”同时定位于动粒和纺锤体微管，这与它们在有丝分裂过程中的定位截然不同。

在GV期核膜附近，这四个蛋白组成了一种特殊结构，新生微管就聚集在该结构周围。这一特殊结构此前从未被发现过，在其他哺乳动物（例如鼠、猪等）的卵母细胞中没有检测到。鉴于该结构在人卵母细胞中负责聚合微管，研究团队将其命名为人卵母细胞微管组织中心（huoMTOC）。

此外，研究者利用活细胞追踪成像对此结构进行追踪，结果发现，huoMTOC形成于卵母细胞皮质区，并于NEBD之前迁移到核膜附近。随着NEBD的发生，huoMTOC开始碎裂并逐渐定位于动粒，同时在动粒附近起始纺锤体微管的聚集和生长。当huoMTOC结构被破坏时，人卵母细胞中的纺锤体微管则会聚合受阻，最终导致无法形成纺锤体。上述结果表明，人类卵母细胞中已经演化出一种独特的微管核和纺锤体组装机制。

研究意义

最后，为了进一步确定huoMTOC是否具有临床意义，研究人员在1400余名卵母细胞成熟障碍患者的全外显子测序数据中进行突变筛查，结果发现两位患者携带TACC3的复杂合致病突变。免疫荧光检测发现，两位患者GV期卵母细胞的huoMTOC结构均被完全破坏，同时在MI期卵母细胞中均没有纺锤体形成。结果表明，huoMTOC异常将会直接导致女性卵母细胞成熟障碍。

综上所述，人类卵母细胞具有aMTOC样结构，即huoMTOC，它是微管成核的主要部位，是纺锤体组装所必需的。与小鼠卵母细胞中的aMTOC相比，huoMTOC在数量，定位和组成方面显示出截然不同的特征。这些发现表明，在人卵母细胞中已经进化出启动微管成核和纺锤体组装的独特机制。此外，TACC3的突变通过破坏huoMTOC的结构导致纺锤体组装缺陷，从而导致临床卵母细胞成熟停滞。这表明huoMTOC可能是评估人类卵母细胞质量的重要生物标志物。

参考资料：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7361

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。

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