科學(xué)家們記錄了海星卵細(xì)胞如何消除關(guān)鍵結(jié)構(gòu)以確保胚胎可行

EMBL科學(xué)家觀察了卵細(xì)胞如何擺脫其中心粒 - 在細(xì)胞分裂中起關(guān)鍵作用的結(jié)構(gòu) - 以確保胚胎的正常發(fā)育。這項(xiàng)研究發(fā)表在今天的“細(xì)胞生物學(xué)雜志”上，是第一次全面，實(shí)時(shí)地看到整個(gè)過(guò)程。有性生殖的基礎(chǔ)似乎很簡(jiǎn)單：精子加卵細(xì)胞等于胚胎。但是在細(xì)胞內(nèi)，它變得更加棘手：簡(jiǎn)單地結(jié)合兩個(gè)細(xì)胞的遺傳內(nèi)容會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難; 每一代人都會(huì)攜帶兩倍于父母的DNA。為了防止這種情況，雞蛋和精子細(xì)胞在融合之前將其遺傳內(nèi)容減半。類(lèi)似的問(wèn)題出現(xiàn)在稱(chēng)為中心粒的結(jié)構(gòu)上。

中心粒作為紡錘體裝置的錨，其在細(xì)胞分裂期間將遺傳物質(zhì)拉開(kāi)。如果受精卵具有來(lái)自卵細(xì)胞和精子的中心粒，其遺傳物質(zhì)將被拉向太多方向，并且它們將在所得細(xì)胞之間不均勻地共享，這可能使胚胎不可行。因此，在動(dòng)物中，在卵細(xì)胞被精子受精之前，它的中心粒被消除，確保所產(chǎn)生的胚胎僅接受精子的中心粒。

當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，每個(gè)錨點(diǎn)實(shí)際上是一對(duì)中心粒：一個(gè)成熟的“母親”中心粒和一個(gè)不成熟的“女兒”中心粒。“母親中心粒已知非常非常穩(wěn)定，”負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作的EMBL的PéterLénárt說(shuō)。“在C.elegans蠕蟲(chóng)中，人們?cè)诰又袠?biāo)記了一個(gè)母中心粒，發(fā)現(xiàn)它在胚胎晚期仍然完好無(wú)損!”

為了研究卵細(xì)胞如何擺脫這種彈性結(jié)構(gòu)，Lénárt實(shí)驗(yàn)室的博士生Joana Pinto為海星卵細(xì)胞中的母細(xì)胞中心體開(kāi)發(fā)了熒光標(biāo)簽，并記錄了消除它們的整個(gè)過(guò)程。

她發(fā)現(xiàn)卵細(xì)胞驅(qū)逐了兩個(gè)母中心粒，將它們放入兩個(gè)“極體”中，這兩個(gè)“極體”也作為剩余遺傳物質(zhì)的傾倒物。一個(gè)女兒中心粒也被拖入極體，將另一個(gè)女兒中心粒單獨(dú)留在卵細(xì)胞中。“這只發(fā)生在卵細(xì)胞的形成過(guò)程中，”Lénárt說(shuō)。“在正常的分裂中，單個(gè)女兒中心粒永遠(yuǎn)不會(huì)孤立。”

“似乎如果這個(gè)女兒獨(dú)自一人，它就會(huì)變得不穩(wěn)定，而且會(huì)降級(jí)，”平托說(shuō)。“但是，如果我們讓母體中心體停留在細(xì)胞內(nèi)，它就不會(huì)被破壞，所以受精卵最終會(huì)被一個(gè)三極紡錘體分開(kāi)，不會(huì)分裂。”

由于Yannick Schwab實(shí)驗(yàn)室在EMBL開(kāi)發(fā)的電子顯微鏡技術(shù)的幫助下進(jìn)一步探測(cè)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，由于中心體在成熟時(shí)獲得的附屬物很少，因此母體中心體被驅(qū)逐到極體中。他們的數(shù)據(jù)表明，這些附屬物將母中心引導(dǎo)至細(xì)胞膜，準(zhǔn)備射血。

科學(xué)家們希望進(jìn)一步探討如何運(yùn)輸和驅(qū)逐母中心粒，并研究孤立的女兒中心粒子如何以及為何崩潰。

“雞蛋非常多樣化 - 想想雞，青蛙，海星 - 所以我懷疑這在所有動(dòng)物身上都是一樣的，”Lénárt說(shuō)。“但這種多樣性的基礎(chǔ)是像中心粒子這樣的保守模塊。通過(guò)理解這些模塊如何以不同方式組合的分子邏輯，我們可以開(kāi)始重建這種多樣性如何演變。”

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