包括人類在內(nèi)的哺乳動物在出生時就擁有所有的卵母細胞——未來會成熟為卵子。但與體內(nèi)許多壽命較短的細胞不同，一些卵母細胞甚至在40多年后仍然存活且很健康。

現(xiàn)在，兩項新的小鼠研究揭示了卵母細胞長壽的可能原因，而長壽可使動物成年后保持生育能力。卵巢是卵母細胞出生的地方，其所含蛋白質(zhì)的壽命幾乎和動物本身一樣長，可以幫助卵母細胞存活。人類卵巢的蛋白質(zhì)是否表現(xiàn)出同樣的持久性尚不清楚。

小鼠卵母細胞可以存活多年，可能源自其中的長壽蛋白質(zhì)。圖片來源：MELINASCHUH

沒有參與這兩項研究的英國倫敦大學學院分子生物學家John Labbadia說：“研究結(jié)果令人興奮。幾十年前的蛋白質(zhì)可能有助促進新生命的誕生。”

在人類中，一個20周的女性胎兒通常擁有600萬到700萬個卵母細胞。大多數(shù)卵母細胞會死亡，但約有30萬個活到青春期，約有1000個活到50歲左右的更年期。

考慮到小鼠的壽命較短，卵母細胞不需要在其體內(nèi)存活很長時間，但動物可以繁殖一年以上，比蛋白質(zhì)的平均壽命長得多。細胞會在幾天內(nèi)回收大部分分子。但并不是所有蛋白質(zhì)都能如此迅速地分解。

在眼睛晶狀體、關節(jié)軟骨、大腦和線粒體中，人們發(fā)現(xiàn)了在嚙齒類動物身上存活數(shù)年、在人類身上存活數(shù)十年的長壽蛋白質(zhì)?？茖W家已經(jīng)知道卵巢中有一些具有持久性的蛋白質(zhì)，但不知道它們有多普遍。

為了找出答案，兩個研究團隊使用了類似的策略，旨在確定蛋白質(zhì)存活的時間。研究人員都給雌性小鼠喂飼含有大量碳或氮的食物。小鼠會將這種重元素融入它們的蛋白質(zhì)中，就像子宮里的幼鼠一樣。

幼鼠出生后不久，研究人員就換成含有更輕、更常見形式的碳或氮的食物。第二代小鼠在食物轉(zhuǎn)換之前產(chǎn)生的任何蛋白質(zhì)都會含有較重元素，而后來產(chǎn)生的蛋白質(zhì)則會攜帶較輕元素。由此，研究人員能夠測量蛋白質(zhì)的年齡。

德國馬克斯·普朗克多學科科學研究所細胞生物學家MelinaSchuh領導的團隊分析了8周大的小鼠的卵母細胞，后者正處于繁殖高峰期。6月20日，他們在《自然-細胞生物學》報告稱，卵母細胞中約10%的蛋白質(zhì)是動物在子宮內(nèi)形成的。

為了確定這些蛋白質(zhì)的分解速度，研究人員再次使用食物轉(zhuǎn)換方法來標記15個月大的成年小鼠卵巢中的蛋白質(zhì)。數(shù)學模型表明，超過10%的蛋白質(zhì)有100多天的半衰期，這個數(shù)字大約是小鼠壽命的13%。

美國賓夕法尼亞大學神經(jīng)科學家EwaBomba-Warczak和同事有類似的發(fā)現(xiàn)，并在eLife上發(fā)表的一篇論文中對此進行了描述。

研究人員分析了7個月大的小鼠的卵母細胞，發(fā)現(xiàn)大約5%的卵母細胞蛋白質(zhì)是在出生前或出生后不久合成的。到小鼠11個月大的時候，長壽蛋白質(zhì)仍然有近10%。

這兩項研究還發(fā)現(xiàn)，一些蛋白質(zhì)比其他蛋白質(zhì)更容易黏附。eLife論文作者之一、美國西北大學神經(jīng)科學家Jeffrey Savas說，其中最突出的是ZP3。之所以重要，是因為它是卵子表面允許精子進入的受體。

線粒體也富含長壽蛋白質(zhì)。后代從母親那里繼承線粒體，擁有長壽蛋白質(zhì)可以確保線粒體在通過卵子傳遞時是健全的。美國密蘇里大學醫(yī)學院生殖生物學家雷磊（音）說：“母親把所有線粒體都給了下一代，它們最好是優(yōu)良的。”

研究結(jié)果并沒有提出明顯提高卵巢功能的方法。但美國耶魯大學醫(yī)學院生殖生物學家Amanda Kallen表示，基于長壽蛋白水平的診斷測試對擔心生育能力的患者可能很有價值?！凹词共荒茏柚孤殉菜ダ?，但如果能預測誰的衰老速度更快，也可以提供卵子冷凍之類的服務?！?/p>

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41556-024-01442-7

https://doi.org/10.7554/eLife.93172.1

來源：《自然—細胞生物學》、中國科學報