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受精的卵母细胞消化父系线粒体

在受精过程中,整个精子进入卵母细胞。然而,它的大多数细胞器,包括线粒体,都不会传染给后代。一项由法国国家科学研究中心,Inserm,巴斯德研究所,巴黎南部大学和UPMC(1)的科学家组成的一项法国 - 美国研究首次证明了受精后不久卵母细胞如何消化精子细胞器。

这些发现于2011年10月28日发表在“科学”杂志上,可以改善克隆和医学辅助生殖技术,有助于更好地了解消除父系线粒体的进化起源。

线粒体是专门产生能量的细胞器,拥有自己的基因组。然而,在包括哺乳动物在内的大多数生物中,来自父亲的线粒体DNA不会传染给后代。只有已经存在于卵母细胞中的母体线粒体仍然存在。然而,直到本研究提供答案时,不知道父系线粒体是如何以及何时被降解的,使用线虫C. elegans作为模型,这是一种生物学家熟知的1毫米长的透明蠕虫。

研究人员证明,在受精后数分钟内,卵母细胞会触发自噬过程,包括精子成分囊泡中的隔离以及随后通过酶降解消除。使用称为PCR(2)的DNA分析技术,他们可以确认来自父系线粒体的整个遗传物质在受精后迅速降解。

然后,研究人员使参与精子吞噬的细胞机器失活,并观察到父系的线粒体仍留在胚胎中。为了确定该过程在哺乳动物中是否是保守的,他们分析了新受精的小鼠卵母细胞中自噬的初始步骤的特定标记的存在。他们观察到卵母细胞的自噬蛋白聚集在精子的中间部分,线粒体位于其中,这表明哺乳动物确实发生了类似的降解机制。

由于它们的新陈代谢非常高,精子可能经常发生线粒体DNA的突变。通过消除这种DNA,卵母细胞可以防止这种突变传递给后代并影响后代。这项工作为测试这一假设的新实验铺平了道路。实际上,通过灭活精子食物,可以创建和研究含有父系和母系线粒体的生物体以产生后续效应。最后,这些发现提出了通过克隆或通过先进的辅助生殖技术产生的胚胎中父系线粒体命运的问题。这些技术是否会允许卵母细胞的自噬反应以及随后可能导致疾病的父系线粒体的降解?这个问题需要讨论。

笔记:

1 - 本研究由Vincent Galy领导的生物技术实验室(CNRS / UPMC)和Renaud LegouisauGénétiqueoléculaire(CNRS)领导的小组进行。

2 - PCR:聚合酶链式反应,一种用于体外DNA扩增的分子生物学技术。

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