Adv Sci | 李建/钱卫平/李长忠/孙青原合作揭示MIS12直接结合微管调控卵母细胞染色体分离的新机制

卵母细胞非整倍性（Aneuploidy）的高发是导致高龄女性不孕、习惯性流产及出生缺陷（如唐氏综合征）的核心原因。卵母细胞减数分染色体精确分离高度依赖于动粒-微管（K-MT）的正确稳定连接。由KNL1、MIS12和NDC80复合体组成的KMN网络被认为是介导动粒捕捉微管的保守“锚点”，但在卵母细胞减数分裂这一特殊生理过程中，MIS12蛋白的确切定位与功能尚存在争议。

此前有研究认为，MIS12在小鼠卵母细胞中定位于纺锤体两极而非染色体的动粒，且对K-MT连接并非必需。这一观点挑战了KMN网络的经典模型。

近日，北京大学深圳医院李建、钱卫平、李长忠与广东省第二人民医院孙青原合作在Advanced Science期刊在线发表了题为MIS12 Is Required for Kinetochore-Microtubule Attachment in Oocyte Meiosis的研究论文。该研究通过构建卵母细胞特异性敲除小鼠模型，结合染色体铺片技术，纠正了此前关于MIS12定位的认知，并首次发现MIS12可通过直接结合beta-tubulin（TUBB3/5）介导动粒-微管连接的新机制，为理解女性卵母细胞减数分裂缺陷提供了全新视角。

MIS12缺失导致卵母细胞严重发育障碍及不孕

研究人员利用Zp3-Cre系统构建了卵母细胞特异性敲除Mis12的条件型敲除（cKO）小鼠。实验结果显示，Mis12-cKO雌鼠表现为完全不孕。尽管缺失MIS12的卵母细胞能排出第一极体，但受精后胚胎发育到2-细胞阶段即停止并发生退化。免疫荧光分析发现，缺失MIS12的MII期卵母细胞染色体分布严重散乱，无法排列在赤道板，纺锤体形态结构亦存在异常。

澄清争议：MIS12精准定位于动粒

针对此前MIS12定位的争议，研究团队利用高分辨率的染色体铺片技术（Chromosome Spreading），在小鼠和人类卵母细胞中均观察到内源性MIS12精准定位于动粒位置。这一发现确立了MIS12在哺乳动物卵母细胞减数分裂中发挥功能的核心空间基础。

MIS12介导K-MT连接不依赖于NDC80的定位

在经典模型中，NDC80复合体被视为动粒和微管互作的直接界面，MIS12则被视为连接内层动粒与外层NDC80复合物的支架蛋白。研究发现，在缺失MIS12的卵母细胞中，NDC80蛋白水平虽然略有下降，但依然能够清晰定位于动粒。重要的是，单纯补充NDC80并不能挽救MIS12缺失导致的染色体排列缺陷。

研究人员通过酵母双杂交（Y2H）筛选发现，MIS12能直接与beta-tubulin（TUBB3）相互作用。进一步通过免疫共沉淀（Co-IP）和邻位连接实验（PLA）证实，MIS12与微管蛋白（TUBB3和TUBB5）之间存在直接结合。有意思的是，当研究人员通过人工手段将MIS12拴系在NDC80（NDC80-MIS12）或染色体（H2B-MIS12）上时，均能有效修复Mis12-cKO卵母细胞的染色体排列和K-MT连接缺陷（图1）。这表明，在卵母细胞中MIS12不仅是一个支架蛋白，更是一个能直接结合微管的功能蛋白，这一发现刷新了我们对KMN网络工作模式的认知。

图1. MIS12拴系在NDC80（NDC80-MIS12）或染色体（H2B-MIS12）上均可有效修复Mis12-cKO卵母细胞的染色体排列和K-MT连接缺陷。

MIS12是维持SAC信号传导的关键环节

纺锤体组装检验点（SAC）是监控染色体分离的关键感应器。研究显示，缺失MIS12会导致KNL1无法组装到动粒上，进而导致下游SAC成员蛋白（如MAD2、BubR1、BUB3）的募集失败，从而致使卵母细胞在染色体未正确连接和排列的情况下过早排放第一极体，最终引发严重的非整倍性。

本研究不仅确立了MIS12在卵母细胞动粒上的经典定位，更提出了一个新的卵母细胞调控染色体分离的潜在分子机制：MIS12通过直接结合beta-tubulin介导动粒与微管的相互作用，且这一功能在维持卵母细胞SAC活性及染色体整倍性中至关重要。

图2. MIS12对卵母细胞减数分裂染色体动粒的连接和KNL1组装至关重要。

值得注意的是，该团队目前在临床65例不孕症样本中发现，超过60%的患者携带MIS12基因突变。这一发现提示MIS12可能是研究导致人类临床卵子质量低下的重要候选靶点，为未来生殖障碍的基因筛查诊断提供了理论参考。

北京大学深圳医院李建、钱卫平、李长忠以及广东省第二人民医院孙青原为本文的通讯作者。李建同时为本文的第一作者。

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.76171

制版人：十一

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