Cell子刊：跳跃基因对卵子的重要性

　　

生物通报道：女性一生中只能生产几百个卵子，这些宝贵卵子中的遗传学损伤当然是越少越好。日前，Carnegie科学研究所的Alex Bortvin和博后Safia Malki深入解析了胚胎发育时期的卵子筛选过程，转座子在这一过程中扮演了重要的角色。这项研究提前发表在Developmental Cell杂志的网站上。

胎儿发育时期的卵子筛选是最为严格的，女婴在出生之前就会失去其未成熟卵子的80%。类似的现象广泛存在于灵长类、鼠类和一些脊椎动物，说明卵子筛选已经在进化进化史中存在了很长一段时间。尽管这种机制很古老，但人们一直不明白卵子筛选是如何进行的。

Bortvin的研究团队发现，胎儿时期的卵子死亡与被称为“跳跃基因”的转座子元件有关。随着卵子的发育，转座子逐渐获得了移动能力，在卵子的DNA之中跳来跳去，形成新的突变。研究显示，一种名为LINE1的转座子元件最容易在哺乳动物的卵子中激活。（延伸阅读：PNAS揭秘罕见“跳跃基因”）

跳跃基因对于精子和卵子的破坏性特别大，因为精子和卵子中的许多遗传物质都是健康发育所必需的。此前的研究显示，雄性动物的精细胞会抑制转座子的移动，将突变降到最低，以保证高水平的精子生产。然而Bortvin和Malki发现，雌性小鼠允许转座子移动，但在雌性小鼠出生之前，突变最多的卵子就会被去除。研究团队指出，在这种大清洗之后，生存下来的都是突变相对较少的卵子。

研究显示，未成熟卵子的大清洗必须保持一个微妙的平衡。这一过程太严格会导致过多卵子被清除，生存下来的卵子太少，进而影响生育能力。若是筛选不够严格，又会允许含有大量错误的卵子存活，提高后代出现出生缺陷的几率（例如染色体数异常）。

“我们发现，新生女婴的卵巢中就已经含有优质卵子和有缺陷的卵子（导致唐氏综合症或流产），”Bortvin说。“优质卵子先排卵，异常卵子往往较晚排出。”

研究人员还发现，能抑制HIV增殖的药物AZT，也能改变未成熟卵子中的跳跃基因活性。这种药物对LINE1转座子特别有效。这说明药物治疗可以提高未成熟卵子的数量和质量。

未成熟卵子虽然遭遇了大清洗，但塞翁失马焉知非福。跳跃基因虽然具有破坏力，但它们引发的突变也会成为进化的动力，令物种更加适应多变的环境。雌性哺乳动物通过控制转座子引入的突变，为自己的后代提供了最佳的生存机会，帮助它们面对这个充满危险和未知性的世界。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

A Role for Retrotransposon LINE-1 in Fetal Oocyte Attrition in Mice

Fetal oocyte attrition (FOA) is a conserved but poorly understood process of elimination of more than two-thirds of meiotic prophase I (MPI) oocytes before birth. We now implicate retrotransposons LINE-1 (L1), activated during epigenetic reprogramming of the embryonic germline, in FOA in mice. We show that wild-type fetal oocytes possess differential nuclear levels of L1ORF1p, an L1-encoded protein essential for L1 ribonucleoprotein particle (L1RNP) formation and L1 retrotransposition. We demonstrate that experimental elevation of L1 expression correlates with increased MPI defects, FOA, oocyte aneuploidy, and embryonic lethality. Conversely, reverse transcriptase (RT) inhibitor AZT has a profound effect on the FOA dynamics and meiotic recombination, and it implicates an RT-dependent trigger in oocyte elimination in early MPI. We propose that FOA serves to select oocytes with limited L1 activity that are therefore best suited for the next generation.