2020-03-26 05:20:02
精子形成的关键酶可能是治疗男性不育的目标

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虽然我们身体的某些细胞在几个小时内就会分裂,但从开始到结束,仅精子减数分裂的过程就大约需要14天。在那一天中,有六个时间全都花在了所谓的粗线期(pachytene)中,这时个体父母的一对染色体对齐并连接在一起。

宾夕法尼亚大学兽医学院的生物学家P. Jeremy Wang说:“这一阶段非常重要,因为这对染色体在两个染色体之间的交换需要对齐。” “在这个阶段,如果出了什么问题,可能会导致减数分裂缺陷,并导致精子出现问题,从而导致不育,妊娠流产或先天缺陷。”

在《科学进展》的一篇新论文中,Wang及其同事发现了一种酶,该酶在减数分裂的粗线期维持染色体配对中起着至关重要的作用。没有这种名为SKP1的蛋白质,减数分裂将无法进行到中期,这是产生精子细胞的下一个主要发育阶段。

这一发现可能有助于克服阻碍某些形式的男性不育症治疗的障碍,在这些疾病中,男人不制造精子,但是可以找到精子的前体细胞精原细胞。

王说:“体外受精等生殖技术对不育患者产生了巨大影响,但男性至少需要有一些精子。” “如果男性没有精子,那么唯一的选择就是使用供体精子。但是,如果您能找到这些精原细胞,即减数分裂前的生殖细胞,它们可能会被诱导经历减数分裂并产生精子。因此SKP1可能是其中的一部分确保减数分裂继续下去的解决方案。”

Wang还希望他的发现可以帮助他和许多其他实验室追求的关于精子发育的基础研究。

他说:“目前,我们利用动物进行研究;我们没有细胞培养系统来产生精子。” “操纵SKP1及其起作用的途径可以使我们建立一个体外系统,以人工生产精子,这对我们的研究将是一个福音。”

该出版物代表了由王博士的博士后研究员关永娟领导的近十年的工作,而前博士后罗孟成则做出了重大贡献。

该团队在进行筛选测试以寻找在减数分裂的粗线期的成对染色体聚集在一起的区域中发现的蛋白质之后,研究小组开始关注SKP1。从早期的研究中,研究人员知道,SKP1在整个人体细胞中的细胞分裂中也起作用,而不仅仅是精子和卵子。没有它,细胞就会死亡。

这个事实迫使Penn Vet团队变得富有创造力,以了解蛋白质的功能。由于无法简单地消除它,他们在小鼠中创建了一个模型系统,在该系统中,他们只能在生殖细胞中和成年时才关闭蛋白质。

Wang说:“采用这种可诱导的生殖细胞特异性模型,我们发现去除SKP1会导致染色体过早分离。”

在小鼠中,粗线期的正常比对过程需要六天,而在丢失SKP1的细胞中,配对的染色体分离得更早。

科学家假设存在中期能力因子,或细胞进入中期所需的某种蛋白质。 Wang认为SKP1就是它。

向精子前体细胞中引入一种称为冈田酸的化合物可以诱使它们进入早期进入中期的过程,而缺乏SKP1的细胞则没有进入中期。

卵子发育实验表明,研究人员认为,雌性维持生卵还需要SKP1。卵母细胞是通过减数分裂发育形成成熟卵的细胞,缺乏SKP1会形成错位的染色体,许多最终会丢失。

在未来的工作中,Wang和他的同事们希望更深入地研究SKP1用来确保细胞可以进入中期的作用机制,并最终操纵它以找到解决不育症的策略和创新的实验室技术。

Wang说:“现在我们知道需要SKP1,我们正在寻找它与上游和下游相互作用的蛋白,因此我们可以研究这种途径。”

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