为什么卵子能在卵巢里存活几十年?因为它们有长寿蛋白

　　

哺乳动物，包括人类，在出生时就拥有了所有的卵母细胞——成熟为卵子的细胞。但与体内许多寿命较短的细胞不同，一些卵母细胞甚至在40多年后仍然健康存活。现在，两项新的小鼠研究揭示了这种长寿的可能原因，这种长寿可以在成年后保持生育能力。卵巢是卵母细胞出生的地方，卵巢中含有的蛋白质几乎可以和动物本身一样长，可以帮助卵母细胞存活。

人类卵巢蛋白是否表现出同样的持久力尚不清楚。伦敦大学学院(University College London)的分子生物学家和遗传学家John Labbadia说:“这将是令人兴奋的。”他没有参与这两项研究。“我们说的是几十年前的蛋白质”，可能有助于新生命的产生。

在人类中，一个20周大的女性胎儿通常含有600万到700万个卵母细胞。大多数人死亡，但约有30万人进入青春期，约有1000人活到50岁左右的更年期。考虑到小鼠的寿命较短，卵母细胞不需要在小鼠体内存活很长时间，但动物可以繁殖一年以上，比蛋白质的平均寿命长得多。细胞会在几天内回收大部分的分子。

但并不是所有的蛋白质都分解得这么快。在啮齿类动物体内可以存活数年、在人类体内可以存活数十年的长寿蛋白质（Long-lived proteins ），已经在眼睛的晶状体、关节软骨、大脑和细胞的能量生成细胞器线粒体中被发现。科学家们也知道卵巢中有一些持久性蛋白质，但不知道它们有多普遍。

为了找到答案，这项新工作背后的两个团队使用了类似的策略来确定蛋白质停留的时间。他们都给雌性小鼠喂食含有大量碳或氮的食物。这些动物在它们的蛋白质中加入了这种重元素——就像它们在子宫里的幼崽一样。幼崽出生后不久，科学家们就把它们换成含有更轻、更常见形式的碳或氮的食物。这些第二代啮齿类动物在转换之前产生的任何蛋白质都会含有较重的元素，而之后产生的蛋白质会携带较轻的元素，从而使研究人员能够测量蛋白质的年龄。

由马克斯·普朗克多学科科学研究所的细胞生物学家Melina Schuh领导的一个小组分析了8周大的小鼠的卵母细胞，这些小鼠正处于繁殖期。他们上个月在《自然细胞生物学》(Nature Cell Biology)上报告说，这些细胞中大约10%的蛋白质是在动物在子宫内形成的。

为了确定这些蛋白质分解的速度，研究人员再次使用食物转换来标记15个月大的成年小鼠卵巢中的蛋白质。数学模型表明，超过10%的蛋白质有超过100天的半衰期(50%的分子衰变的时间)，大约是小鼠寿命的13%。许多小鼠一生中大部分时间都待在卵巢里。考虑到哺乳动物的卵母细胞能存活很长时间，Schuh说:“卵巢有这些长寿的蛋白质是很有意义的。”

宾夕法尼亚大学的神经科学家Ewa Bomba-Warczak及其同事也有类似的发现，他们在《eLife》上发表的一篇论文中对此进行了描述。当研究人员分析7个月大的小鼠的卵母细胞时，他们发现大约5%的卵母细胞蛋白是在出生之前或出生后不久合成的。到11个月大的时候，啮齿动物仍然有近10%的长寿组。

德雷塞尔大学医学院的生殖生物学家和内分泌学家Karen Berkowitz说:“这两项研究都做得很好，令人印象深刻，都是由我们这个领域中备受尊敬的团队进行的。”

两项研究还发现，一些蛋白质比其他蛋白质更容易留在体内。西北大学的神经科学家Jeffrey Savas是eLife研究的合著者之一，他说，其中最突出的是ZP3，它很重要，因为它也是卵子表面允许精子进入的受体。线粒体也富含long-lasting蛋白。后代从母亲那里继承细胞器，long-lasting蛋白质可以确保线粒体在通过卵子传递时是健全的。密苏里大学医学院的生殖生物学家Lei Lei说:“母亲把所有的线粒体都传给了下一代。”它们最好是好的。”

研究人员说，研究结果并没有提出提高卵巢功能的明显方法。但耶鲁大学医学院生殖生物学家阿曼达·卡伦表示，基于长寿蛋白水平的诊断测试对担心生育能力的患者可能很有价值。“即使我们不能阻止卵巢的衰老，如果我们能预测谁会衰老得更快，我们也可以提供卵子冷冻之类的服务。”

卵巢中长期存在的蛋白质的逐渐消失可能有助于解释为什么生育能力在一定年龄后下降。西北大学的生殖生物学家、eLife研究的合著者Francesca Duncan说，她最初的想法正好相反，因为细胞不能改变长寿的蛋白质，随着时间的推移，它们可能会累积太多的损伤，导致它们失效。Duncan说:“我曾经认为，如果一种蛋白质寿命长，那么它一定是坏的。”