MRE11通过调控纺锤体组装检查点协调猪卵母细胞减数分裂进程的机制研究

这篇研究揭示了MRE11在猪卵母细胞减数分裂中的关键作用：通过特异性抑制剂mirin抑制MRE11活性后，卵母细胞出现第一极体（PBE）排出障碍、纺锤体组装检查点（SAC）持续激活（BubR1滞留）、微管稳定性降低（乙酰化α-tubulin减少）及DNA损伤（γH2A.X聚焦增加）。研究阐明了MRE11通过维持纺锤体结构、细胞骨架动态和DNA修复保障减数分裂进程的分子机制，为人类卵母细胞质量异常提供了进化保守性研究模型。

　　

MRE11在猪卵母细胞减数分裂中的多维调控机制

引言

作为MRN/X复合物的核心核酸酶组分，MRE11在DNA双链断裂（DSBs）修复和减数分裂重组中具有进化保守性。然而其在哺乳动物卵母细胞减数分裂中的非经典功能尚不明确。本研究以与人卵母细胞发育高度相似的猪模型为对象，通过时空定位分析和功能抑制实验，系统揭示了MRE11对减数分裂进程的多层次调控网络。

MRE11的时空表达特征

免疫荧光显示MRE11在猪卵母细胞减数分裂各阶段（GV期至MII期）持续定位于纺锤体装置，且在前中期I（Pro-MI）与着丝粒标志物CREST共定位。这种独特的动态分布暗示其可能参与染色体分离和纺锤体组装调控。

减数分裂进程的必需性

采用20-100 μmol/L梯度浓度mirin抑制MRE11活性后，极体排出率呈剂量依赖性下降（100 μmol/L组仅22% vs 对照78%）。核型分析显示阻滞主要发生在MI期（20% vs 对照6%），伴随BubR1在着丝粒的异常滞留（荧光强度增加81%），证实纺锤体组装检查点（SAC）持续激活是导致分裂阻滞的关键因素。

纺锤体稳态的调控

MRE11抑制导致微管稳定性显著降低：nocodazole处理后微管完全解聚（对照仍存残余纤维），乙酰化α-tubulin水平下降42%。这直接引发多种纺锤体异常：多极纺锤体发生率升高3.6倍，宽极纺锤体增加78%，染色体列队紊乱。电镜三维重构进一步显示皮质区微管网络密度降低61%，从结构层面解释了SAC激活的诱因。

细胞骨架协同机制

研究发现MRE11通过调控肌动蛋白动态影响不对称分裂：抑制组皮质F-actin强度降低41%，胞质区降低60%。由此导致纺锤体迁移缺陷——D/L比值（衡量纺锤体偏心度）增加73%，且皮质颗粒（CGFDs）分布异常。这种细胞骨架双重失调首次揭示了MRE11在空间上协调减数分裂事件的生物学基础。

基因组稳定性保障

γH2A.X聚焦分析显示MRE11抑制组DNA损伤水平升高89%，证实其经典修复功能在卵母细胞中同样关键。值得注意的是，损伤灶主要富集在着丝粒区域，提示MRE11可能通过维持着丝粒稳定性来保障染色体正确分离。

讨论与展望

该研究建立了MRE11调控减数分裂的"三维模型"：通过微管-肌动蛋白-DSB修复网络，在时间（SAC调控）、空间（纺锤体迁移）和分子（基因组稳定）三个维度确保减数分裂保真度。特别在大型哺乳动物卵母细胞中发现的细胞骨架调控功能，为人类卵母细胞质量下降提供了新的干预靶点。后续研究可结合冷冻电镜解析MRE11与微管蛋白的相互作用界面，以及其在年龄相关性非整倍体发生中的分子钟作用。