在一項新的研究中，來自美國西北大學醫(yī)學院的研究人員首次在卵巢中發(fā)現(xiàn)了一組長壽蛋白，這些蛋白可能支持女性生殖系統(tǒng)的穩(wěn)定性和壽命，并可能導致生殖衰老。相關研究結(jié)果近期發(fā)表在eLife期刊上，論文標題為“Exceptional longevity of mammalian ovarian and oocyte macromolecules throughout the reproductive lifespan”。

論文共同通訊作者、西北大學醫(yī)學院生殖科學紀念教授Francesca Duncan博士說，“我們?yōu)樵擃I域創(chuàng)造了一個資源，因為如今我們有了一個長壽命蛋白的目錄，我們和其他人就可以追蹤它們，從機理上了解它們是如何導致生殖衰老的?！?/p>

隨著身體年齡的增長，所有器官系統(tǒng)的功能都會慢慢下降。然而，女性生殖系統(tǒng)是最早衰老的器官系統(tǒng)之一，三十多歲的女性生育能力開始下降，更年期時生殖功能完全停止。生殖衰老還與卵子數(shù)量和質(zhì)量的損失有關，這可能會導致不孕、流產(chǎn)和出生缺陷。

Duncan說，“哺乳動物的卵巢由一個固定的、不可再生的長壽細胞或卵母細胞庫組成。它們必須在人類體內(nèi)保持功能長達數(shù)十年，所以你可以想象，這些細胞非常容易受到這段時間內(nèi)發(fā)生的任何損害的影響。”

為了更好地了解導致生殖衰老的機制，Duncan與西北大學醫(yī)學院行為神經(jīng)病學系副教授Jeffrey Savas博士合作，研究卵巢和卵母細胞——尚未成熟的卵細胞中蛋白功能和質(zhì)量喪失的影響。

Duncan說，“你可以想象，如果你的細胞中有蛋白長時間存在而不周轉(zhuǎn)，這可能會導致長壽細胞受損?！?/p>

通過使用Savas開發(fā)的涉及多代全動物代謝穩(wěn)定同位素標記和基于質(zhì)譜的定量蛋白質(zhì)組學方法的綜合蛋白鑒定技術，這些作者能夠在與雌性生殖衰老相關的特定時間點可視化觀察和鑒定小鼠卵巢和卵母細胞的長壽分子和長壽蛋白。

多同位素成像質(zhì)譜（MIMS）分析卵巢組織切片中的細胞和結(jié)構

Savas說，“在包含卵母細胞和卵泡的卵巢的整體結(jié)構中，細胞類型存在很大的多樣性，并且那里表達了非常特殊的蛋白，因此研究這方面的生物學特性似乎非常令人關注?！?/p>

在小鼠卵母細胞和卵巢中，這些作者發(fā)現(xiàn)長壽命蛋白在六個月后仍然存在。然而，在10個月時，這些蛋白中的大多數(shù)已經(jīng)周轉(zhuǎn)并降解。他們還發(fā)現(xiàn)卵母細胞中蛋白的亞型增加，包括組蛋白和幾種細胞骨架蛋白，以及器官特異性蛋白，包括ZP3蛋白，其中ZP3蛋白有助于在受精過程中介導精子與卵子的結(jié)合。

出乎意料的是，這些作者還發(fā)現(xiàn)，這些長壽命蛋白中有很大一部分是線粒體蛋白；眾所周知，線粒體是細胞中產(chǎn)生能量的細胞器，對維持卵子質(zhì)量至關重要。Duncan說，這可能表明長壽命蛋白對于確保卵母細胞的結(jié)構和功能完整性至關重要。

Duncan說，“我們知道，隨著年齡的增長，線粒體功能會惡化，但長壽命蛋白以前從未與卵母細胞有關，尤其是在線粒體方面。這表明，卵子的'支架’實際上是在很早的時候就形成的，最終可能會隨著卵子的發(fā)育而形成新的蛋白。這改變了我們對卵子生物學的基本理解，以及我們?nèi)绾慰创@些細胞如何長壽?！?/p>

這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了長壽蛋白在女性生殖系統(tǒng)的維持和年齡依賴性惡化中的作用。Duncan表示，這項研究的下一步將是確定這些長壽命線粒體蛋白隨著時間的推移對卵母細胞是有益還是有害，以及這如何影響整體卵子質(zhì)量和存活率。（生物谷Bioon.com）

參考資料：

Ewa K Bomba-Warczak et al. Exceptional longevity of mammalian ovarian and oocyte macromolecules throughout the reproductive lifespan. eLife, 2024, doi:10.7554/eLife.93172.3.