蛋白激酶在卵母细胞减数分裂和受精中的作用

脊椎动物卵母细胞的减数分裂和受精过程受到多种蛋白激酶的调节。近年来对于卵母细胞成熟、活化和受精的分子机制研究取得了长足进步 ,发现促成熟因子 (MPF)和促分裂原活化蛋白激酶 (MAPK)是调节卵母细胞细胞周期的关键分子 ,二者的激活和失活导致了减数分裂的恢复、阻滞和完成。许多蛋白激酶通过调节MPF和MAPK活性来影响减数分裂。Polo like激酶活化MPF ,Mos激活MAPK而启动成熟分裂并维持中期阻滞。CaMKII通过泛素途径灭活MPF使卵突破MII期阻滞。另外 ,p90 rsk作为MAPK的下游分子参与减数分裂调节 ,蛋白激酶C(PKC)诱导皮质颗粒排放并抑制MAPK激活 ,酪氨酸蛋白激酶家族成员介导受精诱发的Ca2 释放。这些蛋白激酶的协同作用推动了卵母细胞正常的成熟与受精     

成熟促进因子及其对卵母细胞成熟调控机制研究的新进展

卵母细胞成熟调控机制一直是发育生物学和生殖生物学领域的热点问题。以现代分子生物学理论为基础,科学家们对卵母细胞成熟分裂的分子生物学调控机理进行了大量研究。发现了细胞周期中许多关键的调控因子：cdc基因、周期蛋白依赖性激酶(CDKs)及细胞周期蛋白(cyclin)。本文对卵母细胞成熟调控的核心调控物质——成熟促进因子(maturation—promoting factor,MPF)的分子结构、周期变化及其在卵母细胞成熟过程中与丝裂原激活蛋白激酶(mitogen—activated protein kinase,MAPK)相互作用关系的最新进展进行了综述。     

蛋白质合成活动与卵母细胞成熟

蛋白质合成率的增加是卵母细胞成熟过程中的重要现象之一;合成率的增加是 mRNA与核糖体机构两者协调活动的结果。S6蛋白磷酸化和 pHi 上升似乎与蛋白质合成增加有关,但有证据表明这种联系是表面现象,非必然的。翻译机构中的蛋白质因子 cIF-4 A 可能参与成熟中蛋白质合成活动的调控。本文还分析了蛋白质合成的总体变化特点,蛋白质合成、磷酸化活动与 MPF 活性和 GVBD 现象之间的关系,这是研究 MPF 活性以及卵母细胞成熟机理的一个重要方面。     

原癌基因c-erbB2和c-myb经丝裂原活化蛋白激酶和成熟促进因子途径调节卵母细胞的成熟

本研究探讨了原癌基因c-erbB:和c-myb对小鼠卵母细胞成熟的影响及其在调控卵母细胞成熟中与丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)和成熟促进因子(mamration promoting factor,MPF)的上下游关系.c-erbB2反义寡脱氧核苷酸(antisense oligodeoxynucleotide,ASODN)和c.myb ASODN均呈剂量依赖方式抑制卵母细胞的生发泡破裂(germinalvesicle breakdown,GVBD)率和第一极体(first polar body,PBl)排放率,并显著延迟其成熟时间.小鼠卵母细胞显微注射重组人c-erbB2蛋白和c-myb蛋白后,培养6 h其GVBD率分别比对照组上升了23.1%(P<0.05)和32.2%(P<0.05),.培养12 h其PBl排放率分别比对照组上升了17.3%(P<0.05)和23.5%(P<0.05).RT-PCR结果显示,小鼠卵母细胞中存在c-erbB2mRNA和c-myb mRNA表达;c-erbB2ASODN能明显抑制卵母细胞中c-erbB2mRNA和c-myb mRNA的表达,c-myb ASODN能明显抑制卵母细胞中c-myb mRNA的表达,对c-erbB2 mRNA无明显影响;MAPK抑制剂PD98059以及MPF抑制剂roscovitine在抑制卵母细胞成熟的同时,均能阻断显微注射重组人c-erbB:蛋白和重组人c-myb蛋白对卵母细胞成熟的促进作用,但对卵母细胞中c-erbB2mRNA和c-myb mRNA表达无明显影响.Western blot结果显示,c-erbB2ASODN、c-mybASODN、PD98059、roscovitine均使卵母细胞中MAPK磷酸化水平和cyclinB 1含量下降.结果提示,原癌基因c-erbB2、c-myb在卵母细胞成熟中起重要作用,可能是调控卵母细胞成熟中关键蛋白激酶如MAPK、MPF的上游激活物.     

垂体浸出液诱发蟾蜍卵球成熟的实验分析

冬眠蟾蜍的长足卵母细胞,只需要与垂体促性腺激素作短暂的接触,在其细胞核尚未破裂以前,转入生理水培养,即可恢复成熟分裂,由第一次成熟分裂前期,发育到第二次成熟分裂中期。在垂体浸出液作用下,有核或去核的卵母细胞的细胞质中,都会出现促成熟的活性物质(MPF)。含有这种促成熟因子的微量卵质,一旦注入未经激素处理的卵球,即能诱发后者正常成熟。可是,在同一激素的作用下,卵母细胞细胞核(胚泡)的内含物,却不能诱发未经激素处理的卵球胚泡破裂,继续进行成熟分裂。卵母细胞的细胞质,既然可以不依赖于其细胞核的存在而形成促成熟的活性物质,而蛋白质合成的抑制剂又能妨障此活性物质的产生,这说明,激素导致卵母细胞胚泡破裂和继续减数分裂,所涉及的主要是翻译水平上的蛋白质合成问题。激素对卵母细胞细胞核的作用是间接的,是通过细胞质的活动予以调控的。     

雌核发育银鲫和两性融合彩鲫卵母细胞体外诱导成熟过程中周期蛋白合成和MPF活性变化的比较研究

采用体外诱导卵母细胞成熟技术 ,比较研究了雌核发育银鲫和两性融合发育彩鲫卵母细胞成熟过程中周期蛋白合成和MPF活性变化情况。结果表明 :1 7α ,2 0 β 二氢孕酮(简称DP)浓度为 0 5μg/ml,温度为 2 4℃ ,光照时间 2 0小时为最适诱导条件。在相同条件下 ,两性生殖彩鲫卵母细胞体外诱导成熟速度明显快于银鲫。相应的细胞学研究表明 ,在体外诱导时 ,银鲫和彩鲫卵母细胞的发育成熟是正常的。银鲫卵母细胞生发泡破裂 (GVBD)时已有周期蛋白的合成 ,但生发泡破裂开始后则呈现合成速度下降直至没有合成的现象。尽管如此 ,卵母细胞中MPF活性却仍保持继续增强之势 ,至GVBD达1 0 0 %时 ,活性最强。而在两性融合发育彩鲫卵母细胞成熟过程中 ,周期蛋白的合成呈现出由较多到无 ,再逐渐到多的变化。GVBD开始时 ,周期蛋白合成较多 ,此后则急剧下降至几无周期蛋白的合成 ,以后随着成熟诱导的进行 ,周期蛋白的合成速度又缓慢回升至GVBD开始时的状态。与此相对应 ,MPF活性也出现从较强变无 ,再逐渐增至最强的变迁。这些结果初步揭示 ,鱼类卵母细胞中周期蛋白的合成和MPF活性的出现与卵母细胞的成熟分裂密切相关 ,雌核发育银鲫卵母细胞生发泡破裂开始以后 ,周期蛋白合成的消失可能与其特殊的三极纺锤体形成及其后的动力     

小鼠卵母细胞体外成熟不同阶段对钙的依赖性

本研究旨在探讨小鼠卵母细胞成熟与钙和钙调素的关系。研究发现,20μmol/L W7、50μM BAPTA/AM对GVBD发生没有影响,但阻断了中期Ⅰ的卵母细胞进入中期Ⅱ。通过测定成熟不同阶段细胞内钙的分布,发现GVBD后染色体周围区域有较高水平的钙分布,并且该现象能被加BAPTA/AM而消除。GVBD发生后6h左右高钙分布现象消失。我们还测定了成熟过程中MPF活性的变化,20μmol/L W7、50μmol/L BAPTA/AM对卵母细胞成熟过程中MPF活性的升高没有影响。结果表明:小鼠卵母细胞GVBD的发生不依赖钙和钙调素;钙和钙调素对中期Ⅰ的发育是必需的,并且核周区钙分布可能起着重要作用。     

卵母细胞脂肪酸及其对卵母细胞成熟和发育的影响

脂肪酸是一类具有重要生物学功能的营养物质,它们影响机体脂类的代谢、基因表达及细胞膜功能。而且,许多研究揭示,日粮脂肪酸浓度、种类及比例影响动物卵母细胞的质量。目前,利用代谢组学预测卵母细胞质量成为繁殖生物学研究的热点,但主要集中在葡萄糖、氨基酸代谢研究。动物卵母细胞含有大量的内源脂肪酸,但目前关于卵母细胞脂肪酸的代谢作用研究较少,而且脂肪酸还作为信号分子调控基因表达,同时也是生物膜的重要组成成分。基于此,该文综述了卵母细胞脂肪酸主要种类及来源、脂肪酸的生理作用及对卵母细胞成熟和发育的影响,为未来科学合理地调控卵母细胞脂肪酸组成和利用、促进卵母细胞成熟和发育,进而提高动物繁殖能力提供理论基础。     

胞内膜层系统参与孕酮诱发卵母细胞成熟的启动调控

在两栖类,孕酮诱导的cAMP水平下降既是卵球成熟的早期必要变化之一,同时对成熟启动来说又是充分的条件。cAMP水平下降是中华大蟾蜍卵母细胞成熟启动信号,但其卵质是否能产生MPF,还有赖于其它因子的存在。孕酮的受体不但存在于两栖类卵母细胞的质膜上,在细胞质内同样存在。卵母细胞的质膜不是孕酮诱发成熟的唯一作用位点。中华大蟾蜍卵母细胞的质膜和细胞质中的膜层上都有腺苷酸环化酶活性存在。孕酮不但??能通过抑制质膜上的,而且还能抑制细胞质中膜层上的腺苷酸环化酶活性,降低细胞内cAMP水平,诱发卵母细胞成熟。     

环境温度影响蟾蜍卵母细胞成熟能力的机制之实验分析

长年饲养在高温(28—30℃)环境中雌性中华大蟾蜍,它们的卵母细胞可以长足,但经激素处理时,生发泡不破裂,仅显示成熟过程早期阶段的变化。值得注意的是,在孕酮刺激后的高温卵卵质中,出观了一种能诱发低温卵恢复减数分裂的物质,称作为“依赖冬眠因子的促成熟物质”(HF-MPS)。HF-MPS 与MPF 有不少相似之处,如孕酮处理后,它们在卵质中出现的时间相仿,它们的形成均不依赖于转录水平,而是依赖于翻译水平的蛋白质合成活动;但亦存在不同之处,如MPF 诱发低温卵GVBD 时程不受温度影响,而HF-MPS 在10℃环境中,诱发低温卵GVBD 的时间明显延缓;MPF 不仅能诱发低温卵GVBD,而且同样能诱发高温卵GVBD,然而,HF-MPS 只能诱发低温卵GVBD。由此表明,MPF 和HF-MPS 似乎是截然不同的两类活性蛋白质。高温卵缺少低温诱发产生的“冬眠因子”,所以不能恢复cdc 2基因的转录活动,不能实现MPF 自身催化扩增作用,不能保证孕酮处理后的卵母细胞完成正常成熟的全过程变化。足见,低温是中华大蟾蜍卵母细胞恢复减数分裂过程中的必要条件,是导致中华大蟾蜍现有区域分布的内在原因之一。