卵细胞自带分子闹钟，知道什么时候应该醒来 | nature communication 论文推荐

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果蝇实验表明，早在卵细胞形成时，染色体上的蛋白修饰就已经决定了它们会在合适时醒过来，为繁殖做好准备。

来源 Instituto Gulbenkian de Ciencia

翻译 苗润丰

审校 雷文茜

在生育期的起始阶段，一个卵巢平均含有几千个处于休眠状态的未成熟卵细胞，这种休眠可长至几十年。然而休眠的卵细胞怎么知道它到了应该准备排卵呢？在 nature communication 的最新报道中，来自 Instituto Gulbenkian de Ciencia (IGC; Portugal)、University ofAlgarve (Portugal) 和 University at Albany (USA) 的研究人员指出：在果蝇中，一种分子“闹钟”会告知休眠的卵细胞醒来的正确时间。这种闹钟的缺陷可导致雌性不孕。

卵细胞在休眠时期关闭了它们的基因表达，进入一种近似于冬眠的状态。当它们苏醒时，需要重启一些基因,从而能够生长并为排卵做好准备。由Rui Martinho领导的，来自 University of Algarve 生物医学研究中心的和 Instituto Gulbenkian de Ciencia 的研究人员，以及 University atAlbany 的 Prashanth Rangan 发现基因重启的时控装置被直接编码到卵细胞的染色体中。为了揭示这一机制，研究人员在果蝇(Drosophila melanogaster)中进行了一系列遗传学实验。文章的共第一作者，IGC 的研究员 Paulo Navarro-Costa 解释道：“与人类相近似，果蝇的卵细胞在减数分裂阶段也有一段休眠期,而减数分裂是健康的生殖细胞形成所必需的一种特殊的细胞分裂”。因此，这种有机体能够帮助我们确切的了解目前的一个生物学谜团，即卵细胞如何在正确的时间重启基因表达。

研究结果揭示了卵细胞如何在减数分裂过程中采用一种类似分子“闹钟”的过程来记录时间。Rui Martinho 阐明了这一过程的机制：“当卵子开始形成时，一种叫做 dKDM5 的蛋白对染色体进行了修饰，使它们只有在正确的时间才可以激活基因，如果这个闹钟因为某些原因，例如dKDM5蛋白的缺陷而被错误调定的话，雌性将会因为卵子不能完成减数分裂而不能生育。”

这种分子闹钟有一种出人意料的特征，它在卵子形成早期就被设定好了，而此时离细胞分裂还有很长一段时间，Paulo Navarro-Costa 说：“这些结果阐明了卵子形成的早期阶段对雌性的生殖能力十分重要。例如在人类中，卵子形成的早期阶段发生在女性出生之前，也就是她们仍然在母亲子宫的时期。因此这段胎儿期的发育对未来健康生殖细胞的形成十分重要”。

原文链接：http://phys.org/news/2016-08-molecular-alarm-clock-awakens-resting.html#jCp

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论文信息

【题目】Early programming of the oocyte epigenome temporally controlslate prophase I transcription and chromatin remodelling.

【作者】 Navarro-Costa P, McCarthy A, Prudêncio P, Greer C, Guilgur LG,Becker JD, Secombe J, Rangan P, Martinho RG.

【刊期】Nature Communications

2016 Aug 10;7:12331. doi:10.1038/ncomms12331.

【日期】Published 10 August 2016

【doi】10.1038/ncomms12331

【摘要】Oocytes are arrested for long periods of time in the prophase of thefirst meiotic division (prophase I). As chromosome condensation posessignificant constraints to gene expression, the mechanisms regulatingtranscriptional activity in the prophase I-arrested oocyte are still notentirely understood. We hypothesized that gene expression during the prophase Iarrest is primarily epigenetically regulated. Here we comprehensively definethe Drosophila female germ line epigenome throughout oogenesis and show thatthe oocyte has a unique, dynamic and remarkably diversified epigenomecharacterized by the presence of both euchromatic and heterochromatic marks. Weobserved that the perturbation of the oocyte’s epigenome in early oogenesis,through depletion of the dKDM5 histone demethylase, results in the temporal deregulationof meiotic transcription and affects female fertility. Taken together, ourresults indicate that the early programming of the oocyte epigenome primesmeiotic chromatin for subsequent functions in late prophase I.

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