Nature子刊：卵细胞为何容易出现染色体错误

　　

生物通报道：南安普顿大学的一项新研究显示，女性卵细胞容易出现染色体错误分离，这是因为细胞分裂的质控系统把关不严。文章于三月十八日发表在Nature Communications杂志上。

精细胞和卵细胞都是通过减数分裂形成的，在减数分裂时细胞连续分裂两次，而基因组只复制一次。结果是，精细胞和卵细胞各拥有一半的亲代染色体。

在减数分裂的过程中，由微管聚集而成的纺锤体负责染色体的分离。人类的卵细胞在减数分裂时很容易发生染色体错误分离。据估计，60%的卵细胞存在这样的错误，这也成为了女性不孕的首要原因。此外，染色体错误分离还可能导致多种疾病，例如唐氏综合症和流产等等。（推荐阅读：南开大学周军教授PNAS解析纺锤体定向）

纺锤体组装检验点（SAC）是细胞防止染色体错误分离的最重要机制。SAC就像一个守门人，只允许染色体完全准备好的细胞通过（进行分裂），以此确保细胞的正常功能。如果细胞在进行分裂时缺乏SAC，或者SAC受到某种破坏，就会使子细胞继承到错误数量的染色体。

南安普顿大学生命科学中心的Keith Jones教授和Dr Simon Lane领导研究团队，利用先进的成像技术，对卵母细胞中的SAC进行了观察和分析。卵母细胞是发育过程中的雌性生殖细胞。

他们发现，卵细胞中的SAC工作机制不同于其他任何细胞。Dr Lane介绍道：“SAC工作的经典模式是，从关门到开门。但我们发现，在卵母细胞中这种门的状态一直是半开的。因此，卵母细胞很容易生成非整倍体细胞（染色体过多或过少），因为SAC并没有完全抑制分裂。”

研究人员指出，SAC阻止非整倍体出现的机制是，通过激活APC（后期促进复合体）将分裂后期的起始与染色体附着纺锤体微管联系起来。他们注意到，卵母细胞的第一次减数分裂MI容易发生染色体的错误分离，于是对卵母细胞中的APC活性进行了检测。研究显示，MI的卵母细胞中，APC并未达到最大活性。

文章总结到，卵母细胞中的SAC和APC活性，对于延长MI，减少非整陪体的出现至关重要。这项研究有助于人们进一步理解，为何女性卵细胞容易出现染色体的错误分离。

Keith Jones教授指出：“虽然我们的研究没有直接提出阻止染色体错误分离的方法，但这项研究可以帮助人们更好的理解卵细胞对染色体分离的控制机制。在这些信息的帮助下，我们想办法促进这一控制机制，或者在此基础上对卵细胞进行筛选。这样的筛选技术将使进行IVF的人们受益匪浅。”

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

Non-canonical function of spindle assembly checkpoint proteins after APC activation reduces aneuploidy in mouse oocytes.

The spindle assembly checkpoint (SAC) prevents aneuploidy by coupling anaphase onset, through anaphase-promoting complex (APC) activation, with chromosome attachment to spindle microtubules. Here, we examine APC activity in oocytes, noted for their susceptibility to chromosome mis-segregation during the first meiotic division (MI). We find that MI oocytes only contain sub-maximal APC activity, measured through cyclin B1–GFP degradation, because inhibition of SAC proteins when the APC is normally fully active increases cyclin B1 degradation twofold and reduces the length of this division by 2 h. In addition, inhibiting the SAC component Mps1 only when the APC is already active increases aneuploidy rates in the resulting egg by up to 30%. We therefore establish that the activities of SAC proteins and the APC co-exist in oocytes, and such concurrence has a vital role in reducing aneuploidy rates by extending MI, probably by allowing time for numerous erroneous microtubule attachments to be corrected.