生化与细胞所发现2-细胞胚胎卵裂球具有重塑雄性配子能力

2011-3-24 11:33 来源: 中国科学院
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  精子卵子各自携带着父母的遗传物质,通过受精结合到一起,形成一个新生命。受精后,精子的形态和结构在卵子中发生剧烈的变化,这一过程称为精子的重塑(remodeling)。那么,是否父母的遗传物质只有通过受精结合才能启始胚胎的发育?是否精子的重塑只能在卵子中发生呢?3月22日,国际学术期刊Cell Research在线发表了中科院上海生命科学研究院生化与细胞所李劲松研究组杨辉和施霖宇的最新研究成果,他们发现,仅含有母源遗传物质的2-细胞孤雌胚胎卵裂球能够重塑雄性配子。

  为了探讨早期胚胎卵裂球的重塑雄性配子能力,杨辉和施霖宇首先对卵子进行孤雌激活处理并获得单倍体的2-细胞胚胎,然后,他们将携带绿色荧光蛋白的雄性配子(成熟精子或球形精子细胞)注入2-细胞的一个卵裂球中,观察雄性配子核在卵裂球中的变化以及注射后卵裂球的发育情况。实验结果显示,成熟精子核在注入后一直保持凝集状态,直到卵裂球进入有丝分裂期时才发生去凝集,随着卵裂球的分裂,成熟精子在一个子细胞中形成雄性原核,并与卵裂球的核发生融合参与胚胎的发育。球形精子细胞核在注入卵裂球后,一部分很快就发生明显的膨胀,形成雄性原核并与卵裂球核发生融合;而大部分的球形精子则在卵裂球进入有丝分裂期后发生重塑。

  上述结果说明,2-细胞卵裂球的核内和胞质内均存在重塑因子,核内的因子在卵裂球进入有丝分裂期核膜降解后才能释放出来作用于成熟精子或球形精子细胞,而胞质内的因子只能对球形精子细胞产生重塑作用。最后,将球形精子细胞注入两个卵裂球后获得了所有细胞表达绿色荧光蛋白的囊胚,从这些囊胚中分离建立的胚胎干细胞在注入四倍体囊胚后能够发育成所有细胞来自胚胎干细胞的小鼠,这表明它们具有与正常受精来源的胚胎干细胞相似的体内发育能力。

  这些结果表明,2-细胞卵裂球能够重塑雄性配子。关于卵裂球胞质和核内什么因子产生重塑雄性配子作用的研究正在进行当中。

  该项工作得到了国家科技部、自然科学基金委、中国科学院以及上海市科委经费的支持。