染色體黏合是細胞分裂過程中由一環(huán)狀蛋白復(fù)合物黏合素（cohesin）將染色單體聚合在一起的細胞生物學(xué)過程，確保了染色體在后期的精確分離。除了黏合素，還有許多輔助因子共同參與組成了染色體黏合蛋白家族，在染色體黏合建立、DNA損傷修復(fù)、基因表達調(diào)控以及染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)形成等事件中發(fā)揮重要功能【1】。Sororin作為黏合素的穩(wěn)定因子，能拮抗黏合素釋放因子Wapl功能，從而維持姐妹染色單體黏合【2】。在Sororin缺失的HeLa細胞中，姐妹染色單體間距顯著增大，染色體在赤道板集合失敗【2】。另外，Sororin對哺乳動物胚胎發(fā)育至關(guān)重要，Sororin純合敲除小鼠表現(xiàn)為胚胎致死【3】。

與有絲分裂不同，哺乳動物卵母細胞減數(shù)分裂是由二倍體產(chǎn)生單倍體的過程，DNA復(fù)制一次，細胞連續(xù)分裂兩次；其中第一次減數(shù)分裂最為關(guān)鍵，發(fā)生了同源染色體的聯(lián)會、分離以及非同源染色體的自由組合等行為，最終促使配子中染色體數(shù)目減半，是保證后代遺傳多樣性和穩(wěn)定性的細胞生物學(xué)基礎(chǔ)【4】。雖然Sororin的功能和調(diào)控機理在有絲分裂中得到了比較深入的研究，其在哺乳動物卵母細胞第一次減數(shù)分裂中的確切作用仍未知。

近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院 熊波 課題組在 Science 子刊 Science Advances 上發(fā)表了題為： The cohesin stabilizer Sororin drives G2-M transition and spindle assembly in mammalian oocytes 的研究論文，該研究解析了染色體黏合素穩(wěn)定因子Sororin通過保護細胞周期蛋白Cyclin B2免受APC Cdh1 降解以驅(qū)動哺乳動物卵母細胞G2-M轉(zhuǎn)換和紡錘體組裝的獨特調(diào)控機制。雌性哺乳動物產(chǎn)生成熟卵子是一個漫長、復(fù)雜且不連續(xù)的減數(shù)分裂過程。處于生發(fā)泡 （germinal vesicle，GV） 期的未成熟卵母細胞停滯在第一次減數(shù)分裂前期 （G2期） ，可見明顯細胞核 （生發(fā)泡） 。動物性成熟后，在促性腺激素的作用下，卵母細胞發(fā)生生發(fā)泡破裂 （germinal vesicle breakdown，GVBD） ，即G2-M轉(zhuǎn)換，恢復(fù)第一次減數(shù)分裂進程。隨后，微管開始形成紡錘體，伴隨同源染色體整齊排列在赤道板，進入第一次減數(shù)分裂中期 （metaphase I，MI） ；接著，卵母細胞在第一次減數(shù)分裂后期 （anaphase I，AI） 發(fā)生同源染色體分離，排出第一極體，再次停滯在第二次減數(shù)分裂中期 （metaphase II，MⅡ） ，成為成熟卵子，等待受精 【5】該研究中，為了探索Sororin在卵母細胞減數(shù)分裂過程中的作用，研究人員首先觀察了卵母細胞發(fā)育成熟的兩個關(guān)鍵事件，G2-M轉(zhuǎn)換 （減數(shù)分裂恢復(fù)） 和第一極體排出 （減數(shù)分裂成熟） 。結(jié)果顯示Sororin缺失導(dǎo)致卵母細胞G2-M轉(zhuǎn)換受損和成熟率下降。進一步檢測G2-M轉(zhuǎn)換相關(guān)調(diào)節(jié)分子的蛋白水平，發(fā)現(xiàn)細胞周期蛋白Cyclin B2在Sororin缺失卵母細胞中顯著減少，而表達外源Cyclin B2能挽救G2-M轉(zhuǎn)換缺陷。此外，實驗表明Sororin與Cyclin B2在卵母細胞中存在相互作用，提示Cyclin B2是Sororin的下游效應(yīng)因子。同時，研究人員發(fā)現(xiàn)Sororin缺失的卵母細胞呈現(xiàn)出與Cyclin B2缺失相似的紡錘體形態(tài)異常，明確了Cyclin B2介導(dǎo)Sororin在紡錘體組裝中的功能。最后，研究人員闡明了Sororin缺失引起Cyclin B2蛋白量下降的分子機制，證明Sororin可保護Cyclin B2免受E3泛素連接酶APCCdh1的降解以維持其正常蛋白水平，從而驅(qū)動卵母細胞G2-M轉(zhuǎn)換和紡錘體組裝，并且這一作用機制在小鼠和豬卵母細胞中是保守的。綜上所述， 該研究揭示了黏合素穩(wěn)定因子Sororin在減數(shù)分裂中作為哺乳動物卵母細胞G2-M轉(zhuǎn)換和紡錘體組裝調(diào)控因子的非經(jīng)典功能，拓展了人們對染色體黏合蛋白所參與生物學(xué)過程的認知，同時也為研究人類和家畜卵母細胞減數(shù)分裂成熟障礙的發(fā)生原因提供了新的思路及理論依據(jù)。 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)已畢業(yè)博士生周長銀為該研究的第一作者，熊波教授為通訊作者，已畢業(yè)博士生張雪、師資博士后苗義龍和在讀博士生張玉、李譽也參與了該項研究。該研究得到了國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金的資助。論文鏈接： https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abg9335參考文獻: 1. Xiong B, Gerton JL. Regulators of the cohesin network [J]. Annual review ofbiochemistry. 2010, 79: 131-53.2. Nishiyama T, Ladurner R, Schmitz J, et al. Sororin mediates sister chromatidcohesion by antagonizing Wapl [J]. Cell. 2010, 143(5): 737-49.3. Ladurner R, Kreidl E, Ivanov MP, et al. Sororin actively maintains sisterchromatid cohesion [J]. The EMBO journal. 2016, 35(6): 635-53.4. Petronczki M, Siomos MF, Nasmyth K. Un menage a quatre: the molecular biologyof chromosome segregation in meiosis [J]. Cell. 2003, 112(4): 423-40.5. Li J, Qian WP, Sun QY. Cyclins regulating oocyte meiotic cell cycle progression[J]. Biology of reproduction. 2019, 101(5): 878-81.

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