论文部分内容阅读
线粒体为细胞生命活动提供能量、介导细胞凋亡及固醇类激素的合成等,对于细胞以及生物个体的生命维持至关重要。在辅助生殖工作中,线粒体的结构、功能以及mtDNA拷贝数目是评价卵子质量的重要指标之一。然而线粒体功能特别是线粒体动态变化在卵母细胞成熟过程中的作用尚不完全清楚,而线粒体融合在卵母细胞及生殖内分泌的作用仍有待研究。 为了研究Miga1/2(Fam73a/b)的作用机制,我们首先在HeLa中过表达并检测线粒体的定位情况,并通过RNAi观察了线粒体的形态、结构及功能变化,结果显示线粒体形态片段化、亚显微结构即线粒体受损,证明了该基因在HeLa中促使线粒体融合的功能。另外,在Miga1-/-、Miga2-/-及Miga1/2-/-小鼠的MEFs中,线粒体失去了正常MEFs中管状或网状的线粒体形态而呈现类似Miga突变或沉默后的片段化形态,且线粒体膜电位(MMP)降低、活性氧(ROS)水平升高,同时线粒体嵴结构遭受严重破坏,也造成了线粒体代谢过程中ATP产量的降低,这表明线粒体功能遭受严重破坏。 在生理水平上,我们发现这些敲除小鼠能够存活,雄鼠生殖力正常,但雌鼠的生殖力却大大下降。经实验检测,小鼠排卵数目减少且排出的卵子大多没有极体并容易老化。在排出的卵母细胞中,大部分线粒体聚集成团、线粒体膜电位降低、ROS含量升高、mtDNA拷贝数减少且ATP水平降低。另外,染色体数目在MⅡ期也呈现异常。这些都将导致卵母细胞排极体障碍并导致卵母细胞退化的原因。经过进一步分析,我们发现在Miga1-/-、Miga2-/-及Miga1/2-/-小鼠的早期胚胎发育过程中,自受精卵至囊胚时期均随着胚胎发育的进程陆续在不同时期退化,说明Miga1/2敲除后所致的卵母细胞线粒体动态平衡的紊乱降低了其受精后形成早期胚胎的发育潜能。 另外,Miga1/2-/-小鼠卵巢组织切片中观察到部分卵母细胞通过激素促排卵后仍然滞留在卵泡中的现象,这暗示着卵巢排卵机制的紊乱。经过小鼠血清和卵巢颗粒细胞培养液中激素的检测,我们发现孕酮产生的水平大大下降。荧光定量PCR结果发现:FSK/PMA处理体外培养的颗粒细胞2h后,FSH、LH靶基因在mRNA水平的表达在Miga1/2-/-小鼠颗粒细胞中广泛的下降,这解释了我们所看到的排卵障碍现象。另外,在30d的Miga1/2-/-小鼠卵巢颗粒细胞中,发现大量颗粒细胞凋亡现象。经颗粒细胞体外培养实验发现,在Miga1/2-/-小鼠卵巢颗粒细胞中线粒体活性下降并伴随着mtDNA拷贝数目和ATP水平的下降。而FSK/PMA的刺激能够部分提高线粒体活性并降低ROS水平。但在HeLa细胞中,Miga1/2 RNAi后并未发生明显的细胞凋亡现象,由此可见,Miga1/2可能特异性的在颗粒细胞中发挥动态调节和激素的生物合成等作用并在该基因敲除后诱导了细胞凋亡。 总之,这些研究表明Miga1/2不仅能够调节线粒体融合,而且能够调节线粒体活性以及代谢水平,在生殖过程中为卵母细胞的生长发育和颗粒细胞的内分泌活动提供能量并维持卵母细胞质量和排卵。