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为什么人类卵细胞不能很好地老化

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-12-01  浏览次数:18
核心提示:当卵细胞形成时染色体数目不正确——这个问题会随着年龄的增长而增加——其结果通常是流产或遗传疾病,如唐氏综合症。现在,日本

当卵细胞形成时染色体数目不正确——这个问题会随着年龄的增长而增加——其结果通常是流产或遗传疾病,如唐氏综合症。现在,日本理化研究所发育生物学中心的研究人员已经使用一种新的成像技术来查明导致这些与年龄有关的染色体错误的重大事件。发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的这项研究显示,随着老年女性的卵细胞成熟,配对的染色体副本往往在错误的时间分开,导致染色体提前分裂,并错误地分离成成熟的卵细胞。

 

大多数细胞每个染色体都有两个副本——一个来自双亲。未成熟的卵细胞以这种方式开始,但通过一个称为减数分裂的过程被转化为每个染色体只有一个副本的成熟卵细胞。减数分裂开始时,每条染色体复制自己,并与其配对的染色体结合,形成一组四对染色体,交换遗传物质。


这四组染色体被称为双染色体,然后分裂成单对染色体,细胞分裂。一部分继续作为卵细胞,另一部分退化。在减数分裂的第二阶段,一对染色体——两个姐妹染色单体在中间相连,分开,卵细胞以同样的方式再次分裂,留下一个成熟的卵细胞,每个染色体有一个副本。


“我们发现,”研究组组长北岛智哉解释说,“在较老的细胞中,双价体有时提早分离,这导致姐妹染色单体在减数分裂的第一阶段分裂,而不是在第二阶段。”


为了确定最常见的与年龄有关的分离错误类型,研究人员首先使用一种新的高分辨率成像技术,在小鼠卵细胞减数分裂的整个第一阶段对染色体进行可视化。他们发现,染色体总是正确地分布在年轻的卵细胞中,但只有不到10%的老年细胞存在分离错误。对染色体跟踪数据的进一步检查表明,主要的错误类型是姐妹染色单体的预分裂,而不是完整的染色体对只移动到一个新细胞。


追踪数据还能让研究人员回到过去,看看染色体发生了什么变化,这些变化最终导致了错误的分离。他们发现,其中绝大多数是双价染色体的一部分,双价染色体的成对拷贝之间的连接变得过度紧张,然后在减数分裂早期断裂,留下一对。


研究人员随后证实,在年老的小鼠甚至人类卵细胞中,单对染色体(也称为单对染色体)的数量更高,这表明与年龄有关的分离错误可以追溯到过早分离染色体对数量的增加。北岛俊介说:“我们感到惊讶和高兴的是,绝大多数错误之前都有一个共同的事件——二价分离。”“现在,我们可以把精力集中在开发一种人工纽带,以抑制过早的分离,以及理解与年龄相关的二价内聚减少背后的分子机制上,这种机制似乎早于过早的分离。”


 
 
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