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科学家们记录了海星卵细胞如何消除关键结构以确保胚胎可行

2019-01-26 10:44:47 • 来源：

EMBL科学家观察了卵细胞如何摆脱其中心粒 - 在细胞分裂中起关键作用的结构 - 以确保胚胎的正常发育。这项研究发表在今天的“细胞生物学杂志”上，是第一次全面，实时地看到整个过程。有性生殖的基础似乎很简单：精子加卵细胞等于胚胎。但是在细胞内，它变得更加棘手：简单地结合两个细胞的遗传内容会导致灾难; 每一代人都会携带两倍于父母的DNA。为了防止这种情况，鸡蛋和精子细胞在融合之前将其遗传内容减半。类似的问题出现在称为中心粒的结构上。

科学家们记录了海星卵细胞如何消除关键结构以确保胚胎可行

中心粒作为纺锤体装置的锚，其在细胞分裂期间将遗传物质拉开。如果受精卵具有来自卵细胞和精子的中心粒，其遗传物质将被拉向太多方向，并且它们将在所得细胞之间不均匀地共享，这可能使胚胎不可行。因此，在动物中，在卵细胞被精子受精之前，它的中心粒被消除，确保所产生的胚胎仅接受精子的中心粒。

当细胞分裂时，每个锚点实际上是一对中心粒：一个成熟的“母亲”中心粒和一个不成熟的“女儿”中心粒。“母亲中心粒已知非常非常稳定，”负责这项工作的EMBL的PéterLénárt说。“在C.elegans蠕虫中，人们在精子中标记了一个母中心粒，发现它在胚胎晚期仍然完好无损!”

为了研究卵细胞如何摆脱这种弹性结构，Lénárt实验室的博士生Joana Pinto为海星卵细胞中的母细胞中心体开发了荧光标签，并记录了消除它们的整个过程。

她发现卵细胞驱逐了两个母中心粒，将它们放入两个“极体”中，这两个“极体”也作为剩余遗传物质的倾倒物。一个女儿中心粒也被拖入极体，将另一个女儿中心粒单独留在卵细胞中。“这只发生在卵细胞的形成过程中，”Lénárt说。“在正常的分裂中，单个女儿中心粒永远不会孤立。”

“似乎如果这个女儿独自一人，它就会变得不稳定，而且会降级，”平托说。“但是，如果我们让母体中心体停留在细胞内，它就不会被破坏，所以受精卵最终会被一个三极纺锤体分开，不会分裂。”

由于Yannick Schwab实验室在EMBL开发的电子显微镜技术的帮助下进一步探测，科学家们发现，由于中心体在成熟时获得的附属物很少，因此母体中心体被驱逐到极体中。他们的数据表明，这些附属物将母中心引导至细胞膜，准备射血。

科学家们希望进一步探讨如何运输和驱逐母中心粒，并研究孤立的女儿中心粒子如何以及为何崩溃。

“鸡蛋非常多样化 - 想想鸡，青蛙，海星 - 所以我怀疑这在所有动物身上都是一样的，”Lénárt说。“但这种多样性的基础是像中心粒子这样的保守模块。通过理解这些模块如何以不同方式组合的分子逻辑，我们可以开始重建这种多样性如何演变。”

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