中科院PNAS解析母系线粒体遗传

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2013年07月24日 来源:生物通

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  来自中科院动物研究所的研究人员,近日提出了关于小鼠母系线粒体遗传的一些独特见解,相关研究论文“Unique insights into maternal mitochondrial inheritance in mice”发表在7月22日的《美国科学院院刊》(PNAS)杂志上。

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生物通报道  来自中科院动物研究所的研究人员,近日提出了关于小鼠母系线粒体遗传的一些独特见解,相关研究论文“Unique insights into maternal mitochondrial inheritance in mice”发表在7月22日的《美国科学院院刊》(PNAS)杂志上。

论文的通讯作者是中科院动物研究所的孙青原(Qing-Yuan Sun)研究员。其二十多年来,长期从事哺乳动物卵子成熟和受精研究,在卵子减数分裂恢复信号转导通路、纺锤体组装和染色体分离调节方面开展了系列研究工作,相关研究成果已发表SCI收录论文240余篇,影响因子累计超过840,被引用4500多次。

线粒体是人类细胞中最重要的细胞器,它是细胞能量储存和供给的场所,是细胞的氧化中心和动力站。线粒体内有自己的遗传物质线粒体DNA(mtDNA)。在动物中,受精卵的mtDNA主要遗传自母亲,称之为母系遗传(maternal inheritance)。

近期,有研究报道称在秀丽隐杆线虫中发现,自噬通过消除父系线粒体和mtDNA,参与了母系遗传;此外,研究人员通过免疫荧光法证实,p63和LC3蛋白定位在受精后的小鼠精子线粒体上。由此,他们推测自噬有可能是一种进化保守的消除父亲线粒体机制。

在这篇新文章中,研究人员利用了两种转基因小鼠品系开展研究,一种携带着绿色荧光蛋白GFP标记的自噬体,另一种携带着红色荧光蛋白标记的线粒体,他们证实自噬并没有参与小鼠受精后精子线粒体消除。尽管在受精后P62和LG3蛋白立即聚集到了精子线粒体上,直至P62和LG3蛋白脱离精子线粒体,精子线粒体才被吞噬,最终在溶酶体中降解。在卵裂过程中,精子线粒体非平均地分配到卵裂球中,持续存在于几个细胞中直至桑椹胚期。

此外,通过采用单个精子mtDNA PCR,研究人员观察发现大多数的到达输卵管进行受精的活动精子消除了它们的mtDNA,只留下空泡线粒体。然而,如果这些线粒体带着剩下的mtDNA进入到受精卵中,mtDNA则不会被消除,可以在新生小鼠中检测到它们。

基于这些研究结果,研究人员提出在小鼠中,母系mtDNA遗传并非是在胚胎早期通过自噬消除精子线粒体和mtDNA的一个主动的过程,而可能是由于受精前精子mtDNA消除及胚胎中线粒体的不均衡分配所导致的一个被动的过程。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

Unique insights into maternal mitochondrial inheritance in mice

In animals, mtDNA is always transmitted through the female and this is termed “maternal inheritance.” Recently, autophagy was reported to be involved in maternal inheritance by elimination of paternal mitochondria and mtDNA in Caenorhabditis elegans; moreover, by immunofluorescence, P62 and LC3 proteins were also found to colocalize to sperm mitochondria after fertilization in mice. Thus, it has been speculated that autophagy may be an evolutionary conserved mechanism for paternal mitochondrial elimination. However, by using two transgenic mouse strains, one bearing GFP-labeled autophagosomes and the other bearing red fluorescent protein-labeled mitochondria, we demonstrated that autophagy did not participate in the postfertilization elimination of sperm mitochondria in mice……

 

 

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