卵子有丝分裂守护基因正常分配,避免遗传性疾病发生!

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胚胎着床前的基因筛检(Preimplantation Genetic Screening, PGS)是为了在胚胎植入子宫前,先确认胚胎染色体套数是否正常,以从早期确认胎儿健康状态。染色体数目异常造成的遗传性有唐氏症、透纳氏症(Turner Syndrome)等疾病,唐氏症是因为多一条 21 号染色体造成的,透纳氏症患者则是少了一条 X 染色体。胚胎来自于精卵结合,正常来说单套染色体的精卵结合后会产生双套的胚胎基因。

美国宾州大学(University of Pennsylvania)研究团队发表于《Cell》最新研究,发现减数分裂产生精卵子的机制,来自于分裂过程中染色体受到两股反向拉力作用,这个机制使得第一次减数分裂顺利产生卵子机率可维持 50%。

卵子形成过程受到着丝点蛋白和异染色质的反向拉力

这项研究指出减数分裂形成卵子的过程,细胞染色体分别受到着丝点(kinetichore)蛋白、与异染色质(heterochromotin)的两股反向拉力作用。着丝点是细胞分裂过程中,细胞骨架拉动染色体的附着构造。异染色质缠绕在 DNA 上,不具有转录功能。

着丝点蛋白会将染色体拉往分裂的目标细胞,“自私基因”作用的结果便形成了带有单套染色体的卵子。相反的,异染色质将染色体往反向拉,作用的这一端会形成没有受精能力的极体。

图片来源:《Cell》

研究发现在剔除 CENP-B 蛋白的小鼠中,异染色质作用力被破坏,因此减数分裂过程染色体不会对称地排列,造成染色体偏向卵子方向移动,最终形成染色体套数异常的卵子。

从卵子减数分裂机制预防遗传性疾病

这项研究指出减数分裂形成卵子过程,作用于染色体的两股拉力以及参与作用蛋白。根据该团队先前的研究也已经指出,动物体内的减数分裂作用蛋白演化速度很快,研究负责人 Lampson 博比喻道,不同拉力的蛋白就像是免疫系统与外来刺激的作用关系一样,不断同步演进。此外,在了解卵子减数分裂的机制下,也有助于研发预防遗传性疾病的分子调控机制。

延伸阅读:精子鞭毛 glycylation 异常造成不孕?

参考资料:
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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