卵子有絲分裂守護基因正常分配,避免遺傳性疾病發生!

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胚胎著床前的基因篩檢(Preimplantation Genetic Screening, PGS)是為了在胚胎植入子宮前,先確認胚胎染色體套數是否正常,以從早期確認胎兒健康狀態。染色體數目異常造成的遺傳性有唐氏症、透納氏症(Turner Syndrome)等疾病,唐氏症是因為多一條 21 號染色體造成的,透納氏症患者則是少了一條 X 染色體。胚胎來自於精卵結合,正常來說單套染色體的精卵結合後會產生雙套的胚胎基因。

美國賓州大學(University of Pennsylvania)研究團隊發表於《Cell》最新研究,發現減數分裂產生精卵子的機制,來自於分裂過程中染色體受到兩股反向拉力作用,這個機制使得第一次減數分裂順利產生卵子機率可維持 50%。

卵子形成過程受到著絲點蛋白和異染色質的反向拉力

這項研究指出減數分裂形成卵子的過程,細胞染色體分別受到著絲點(kinetichore)蛋白、與異染色質(heterochromotin)的兩股反向拉力作用。著絲點是細胞分裂過程中,細胞骨架拉動染色體的附著構造。異染色質纏繞在 DNA 上,不具有轉錄功能。

著絲點蛋白會將染色體拉往分裂的目標細胞,「自私基因」作用的結果便形成了帶有單套染色體的卵子。相反的,異染色質將染色體往反向拉,作用的這一端會形成沒有受精能力的極體。

圖片來源:《Cell》

研究發現在剔除 CENP-B 蛋白的小鼠中,異染色質作用力被破壞,因此減數分裂過程染色體不會對稱地排列,造成染色體偏向卵子方向移動,最終形成染色體套數異常的卵子。

從卵子減數分裂機制預防遺傳性疾病

這項研究指出減數分裂形成卵子過程,作用於染色體的兩股拉力以及參與作用蛋白。根據該團隊先前的研究也已經指出,動物體內的減數分裂作用蛋白演化速度很快,研究負責人 Lampson 博比喻道,不同拉力的蛋白就像是免疫系統與外來刺激的作用關係一樣,不斷同步演進。此外,在了解卵子減數分裂的機制下,也有助於研發預防遺傳性疾病的分子調控機制。

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參考資料:
1. https://penntoday.upenn.edu/news/evolutionary-arms-race-may-help-keep-cell-division-honest
2. Cell, 2021; https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00940-5?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867421009405%3Fshowall%3Dtrue

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