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来源: Wang laboratory 宾夕法尼亚大学兽医学院的科学家发现，Skp1蛋白的活性对精子的形成至关重要。在正在分裂的精子前体细胞中，染色体(紫色)通常在中间排列，如左图所示。但是在缺乏 Skp1的细胞中，如右图所示，染色体不能排列，而是在细胞周围混乱地分布。 虽然我们身体的一些细胞在几小时内就会分裂，但仅制造精子的减数分裂过程就需要大约14天的时间。其中足足有6天是在被称为粗线的阶段中度过的，此时来自一个个体的母亲和父亲的染色体对排列在一起。 宾夕法尼亚大学兽医学的生物学家 p. Jeremy Wang 说:“这个阶段真的很重要，因为成对染色体需要对齐，以便在这两条染色体之间交换遗传物质。如果在这个阶段出现任何问题，都可能导致减数分裂的缺陷和由此产生的精子的问题，从而导致不孕、流产或出生缺陷。” 在《Science Advances》的一篇新论文中，王和他的同事已经确定了一种在减数分裂的粗线期维持这种染色体配对中起关键作用的酶。没有这种名为SKP1的蛋白质，减数分裂不能进入中期，中期是一个主要的发育阶段，与精子细胞的产生有关。 这一发现可能有助于克服治疗某些类型男性不育症的障碍。在这些类型的不育症中，男性不产生精子，但可以在其体内发现精子的前体细胞——精原细胞。 像体外受精这样的生殖技术已经为不育患者带来了巨大的改变，但男性至少需要有一些精子，” Wang说。“如果男性没有精子，那么唯一的选择就是使用捐赠的精子。但如果你能找到这些精原细胞（减数分裂前的生殖细胞），它们就能被诱导进行减数分裂并产生精子。所以SKP1可能是确保减数分裂继续的解决方案的一部分。” Wang还希望他的发现能够对精子发育的基础研究有所帮助，这也是他和其他许多实验室所追求的。 现在我们用动物做研究;我们没有一个细胞培养系统来产生精子，”他说。“通过对SKP1及其作用途径的调控，我们可以建立一个体外系统来人工产生精子，这对我们的研究来说是一个福音。” 该出版物代表了近十年的工作，由王的博士后Yongjuan Guan领导，主要贡献来自前博士后Mengcheng Luo。 研究小组通过筛选试验寻找在减数分裂的粗线期染色体配对时出现的蛋白，他们开始关注SKP1。从早期的研究中，研究人员知道 SKP1在整个身体的细胞分裂中也发挥作用，而不仅仅是精子和卵子。没有它，细胞就会死亡。 这一事实迫使宾夕法尼亚大学兽医小组创造性地去了解这种蛋白质的功能。由于无法简单地消除它，他们在小鼠身上建立了一个模型系统，在这个系统中，他们只能关闭生殖细胞中的这种蛋白质，而且只能在成年期关闭这种蛋白质。 “采用这种可诱导的、特定于细菌细胞的模型，我们发现去掉SKP1会导致染色体过早分离，” Wang 说。 在小鼠中，粗线期的正常排列过程需要6天，而在失去 SKP1的细胞中，配对染色体分离得更早。 科学家们假设存在一个中期活性因子，或者细胞进入中期所需的一些蛋白质。Wang认为它就是 SKP1。 在精子前体细胞中引入一种叫做冈田酸的化合物，可以诱导它们提前进入中期，缺乏SKP1的细胞没有进展到中期。 在培育卵子的实验中，研究人员发现SKP1也是雌性维持有活力的卵子所必需的。卵母细胞是通过减数分裂发育形成成熟卵子的细胞，缺少 SKP1的细胞发育成不能正常配对的染色体，许多最终丢失。 在未来的工作中，Wang和他的同事希望更深入地挖掘 SKP1的作用机制，确保细胞可以进展到中期，并最终通过操纵它来找到解决不孕问题的策略和创新的实验室技术。 “现在我们知道 SKP1是必需的，我们正在寻找它与上游或下游相互作用的蛋白质，这样我们就可以研究这个通路。”Wang说。 文献来源: "SKP1 drives the prophase I to metaphase I transition during male meiosis" Science Advances, DOI: 10.1126/sciadv.aaz2129 https://advances./content/6/13/eaaz2129 新闻报道来源： https:///news/2020-03-critical-enzyme-sperm-formation-male.html 作者：Katherine Unger Baillie, University of Pennsylvania 译文校稿：LuLu  版权作品，未经PaperRSS书面授权，严禁转载，违者将被追究法律责任。 |
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