成功的受精需要染色体的仔细协调

导读 RIKEN 的研究人员已经展示了在受精过程中发生的基因组分选——来自父母双方的基因组材料的结合以及从卵子中去除多余的母体 DNA——是如何

RIKEN 的研究人员已经展示了在受精过程中发生的基因组分选——来自父母双方的基因组材料的结合以及从卵子中去除多余的母体 DNA——是如何在小鼠中发生的。如果同样的过程发生在人类身上,这一发现可能有助于改进一些辅助生殖技术。

精子和卵子是通过称为减数分裂的细胞分裂过程产生的,其最终产物是包含每条染色体一个副本的细胞。但是在包括人类在内的许多脊椎动物中,这个过程自然会因未受精的卵子而暂停,从而使这些细胞具有每个母体染色体的两个副本。受精后进行减数分裂,消除这些额外的母体基因组副本之一。

当减数分裂恢复时,有一些机制可以防止父本基因组的意外弹出,因为仅存在母本 DNA 就会导致发育停滞。但是这个排序过程很难理清。“活细胞高分辨率成像技术的缺乏阻碍了受精作为一个连续过程的研究,”理化学研究所生物系统动力学研究中心的 Masashi Mori 解释说。

现在,Mori 和他的同事开发了一种显微镜策略,使他们能够直接观察受精小鼠卵中的染色体动力学。

使用这种技术,他们发现未受精的卵子组织其内部蛋白质基础结构的方式会在远离母体染色体的位置偏向精子融合。这部分是通过在卵子表面形成结构来实现的,这些结构似乎将精子物理运输到适当的融合位点。

当受精发生时,相同的蛋白质排列有助于隔离父系和母系贡献的 DNA。当减数分裂恢复并分裂母体 DNA 时,这可以保证这些染色体的安全——一组妈妈的染色体将完全脱落,而另一组将留在新形成的受精卵中与爸爸的 DNA 形成完整的一组。

该团队现在希望找到可以帮助确认相同过程是否在人类中发生的临床合作者。如果确实如此,这些发现可能会对辅助生殖技术产生重要影响。例如,如果临床医生不注意他们的目标,在实验室中将精子与卵子直接融合的胞浆内单精子注射可能会失败。“在一些胞浆内精子注射 受精卵中,注射的精子可能与母本染色体太近,父本染色体可能会被消除,”森说。“我们的研究表明,通过非侵入性技术对母体染色体进行可视化将有助于防止这种情况发生。”

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