人类卵母细胞蛋白稳态图谱揭示其独特的长寿维持机制与成熟过程中的功能重塑

为解析人类卵母细胞如何在长期休眠中维持蛋白稳态，Zaffagnini等人聚焦溶酶体(lysosomes)、蛋白酶体(proteasomes)和线粒体活性，发现其降解能力随成熟（GV至MII期）显著降低，且细胞器分布呈现物种特异性模式，为改善IVF技术提供了关键理论基础。

　　

在女性的生命周期中，卵母细胞扮演着非凡的角色：它们早在胎儿时期就已形成，却能在卵巢中静默等待数十年，一旦被激活仍能保持发育成新生命的潜能。这种惊人的长期稳定性背后隐藏着怎样的细胞奥秘？尤其是它们如何维持蛋白质的稳态（proteostasis）——避免错误折叠蛋白的积累和损伤——至今仍是生殖生物学中亟待破解的谜题。近年来，科学家以小鼠为模型展开探索，发现卵母细胞中的蛋白质具有超长的半衰期，且降解系统如溶酶体和蛋白酶体的运作方式十分独特，往往以区域化的形式执行功能，从而实现精准调控。然而，这些发现能否直接推及人类？随着女性年龄增长，卵母细胞质量下降和生育力减退是否与蛋白降解能力减弱有关？这些问题不仅关系到人类生殖健康，也对辅助生殖技术（IVF）的改进具有重要启示。

正是在这样的背景下，Zaffagnini及其团队在《EMBO Journal》上发表了他们的最新研究（DOI: 10.1038/s44318-025-00493-2；2025），致力于填补这一转化空白。他们直接以人类卵母细胞为研究对象，比较了未成熟生发泡期（Germinal Vesicle, GV）和成熟中期II（Metaphase II, MII）卵母细胞中两大降解系统——溶酶体与蛋白酶体——的活性及分布，同时监测了线粒体的功能动态。值得一提的是，为避免体外培养带来的干扰，他们并未采用常见的体外成熟卵母细胞，而是使用了来自健康捐赠者的体内成熟样本，从而提供了更接近生理状态的细胞图谱。

为了开展这项研究，作者运用了多种关键技术手段：首先，通过免疫荧光染色和显微成像技术对卵母细胞内细胞器的分布与活性进行定性及定量分析；其次，利用活性特异性探针评估了蛋白酶体和溶酶体的功能状态；此外，还通过对比卵母细胞与其周围细胞（如颗粒细胞）的蛋白水解活性，揭示其胞内降解能力的相对水平；所有样本均来自健康捐赠者，包括GV和MII期卵母细胞，未使用体外成熟样本。

研究结果揭示了一系列重要发现：

一、卵母细胞蛋白降解能力随成熟而下降

染色实验表明，从GV期到MII期，卵母细胞的总体降解能力显著降低。与周围细胞相比，卵母细胞的蛋白酶体活性、溶酶体活性和线粒体功能均较弱，总体蛋白水解活性仅为周围细胞的一半左右。

二、降解机制变化具有细胞器特异性

为探究活性下降的原因，作者检测了降解机器的蛋白表达量。结果显示，蛋白酶体各组分的丰度在成熟过程中虽低于周边细胞但自身并无显著变化；而溶酶体的数量则从GV到MII期明显减少，并似乎通过胞吐（exocytosed）方式被排出细胞。

三、人类卵母细胞降解中心的结构不同于小鼠

与小鼠卵母细胞中常见的内溶酶体囊泡组装体（Endolysosomal Vesicular Assemblies, ELVAs）不同，人类卵母细胞依赖体积较大的胞质溶酶体来组织其降解中心，显示出物种间的显著差异。

四、细胞器在成熟过程中重新分布

作者进一步观察到线粒体、溶酶体和蛋白酶体在卵母细胞成熟过程中发生空间重排。在未成熟GV期卵母细胞中，线粒体和蛋白酶体原本聚集于核周区域，成熟后则分散至细胞质中；相反，溶酶体始终保持在细胞中央区域成簇分布，不随成熟阶段改变。

综上所述，该研究首次在近生理条件下描绘了人类卵母细胞的蛋白稳态调控图谱，指出其降解能力随细胞成熟而下降，且细胞器的分布模式与小鼠存在明显差异。这些发现不仅深化了对卵母细胞长期维持蛋白质稳定机制的理解，也揭示了母体年龄增长可能导致降解能力减退、从而影响卵质的潜在机制。此外，该研究为辅助生殖技术（IVF）的优化提供了重要启示，例如通过监测卵母细胞中降解机器的活性评估其质量，有望未来提升IVF成功率。尽管该研究迈出了关键一步，但仍引发诸多新思考：蛋白稳态活性的降低是否是人类卵母细胞为避免基因组和蛋白质组损伤而采取的“全局休眠”策略的一部分？人类与小鼠卵母细胞之间的差异究竟反映出怎样的适应性机制？这些问题将继续推动该领域向前探索。

论文发表于《EMBO Journal》，作者包括Gabriele Zaffagnini等，评论作者为Dimitris Typas。这一研究为我们理解人类卵母细胞的独特生物学特性及其在生殖衰老中的作用奠定了坚实基础。