基因突变可能与不育 更年期提前有关

华盛顿大学医学院在圣路易斯进行的一项新研究确定了特定基因在生育能力中的未知作用。当果蝇,round虫,斑马鱼和小鼠中缺少该基因时,这些动物会不育或不正常地失去生育能力,但看起来很健康。分析人员的遗传数据后,研究人员发现该基因的突变与更年期早期之间存在关联。

这项研究于8月28日发表在《科学进展》杂志上。

人类基因-称为核膜蛋白1(NEMP1)-尚未得到广泛研究。在动物中,等效基因的突变与青蛙的眼睛发育受损有关。

做出新发现的研究人员根本没有尝试研究生育力。相反,他们使用遗传技术在果蝇的早期胚胎中寻找与眼睛发育有关的基因。

高级作者海伦·麦克尼尔(Helen McNeill)博士,拉里·J·夏皮罗(Larry J. Shapiro)和卡罗尔·安·乌埃塔克·夏皮罗(Carol-Ann Uetake-Shapiro)教授,医学院的BJC研究人员说:“我们阻断了果蝇中的某些基因表达,但发现它们的眼睛很好。”“所以,我们开始试图弄清楚这些动物可能还有什么其他问题。它们看起来很健康,但令我们惊讶的是,结果证明它们完全不育。我们发现它们的生殖器官严重缺陷。”

尽管因种而异,但缺少该基因时,雄性和雌性都存在生育问题。在雌性中,研究人员发现,包含卵核(即容纳生物体一半染色体的重要部分)的包膜看起来像个软盘气球。

发育生物学教授麦克尼尔说:“该基因在人体中表达,但是我们没有在其他任何细胞的核中看到这种软球状结构。”“这提示我们偶然发现了一个在生育力中具有特定作用的基因。我们首先在果蝇中观察到了这种影响,但我们知道蛋白质在物种间共享。通过一群出色的合作者,我们也敲除了这个基因看到存在于人体许多细胞中的这种蛋白质对生育具有如此特殊的作用,真是令人兴奋。怀疑它在人类中也有重要作用并不是一个巨大的飞跃。”

为了研究这种松软的气球状核膜,研究人员使用了一种称为原子力显微镜的技术,将针刺入细胞,首先穿透外膜,然后穿透细胞核膜。穿透膜所需的力使科学家可以测量其刚度。尽管外膜具有正常的硬度,但核膜却柔软得多。

麦克尼尔说:“有趣的是,鸡蛋的核被膜的硬度是否对人的生育能力也很重要。”“我们知道该基因存在与更年期早期有关的变异。当我们在小鼠中研究这种缺陷时,我们发现它们的卵巢已经失去了与生俱来的卵细胞池,这决定了整个寿命的生育力。所以,这一发现为为什么具有此基因突变的女性为何可能更年期提前提供了可能的解释。当您失去卵子储备时,您就进入了更年期。”

麦克尼尔和她的同事们怀疑核被膜必须在足够柔顺的状态下保持平衡,以使染色体能够为繁殖目的而对齐,但又要足够坚硬以保护它们免受卵巢的压力环境。随着年龄的增长,卵巢会发展出胶原蛋白链,可能会产生胚胎卵巢中不存在的机械应力。

麦克尼尔说:“如果细胞核较软,也许它不能适应那种环境。”“这可能是引发卵死亡的线索。我们还不知道,但是我们正在计划研究以解决这个问题。”

在这些研究过程中,麦克尼尔说,他们只发现了老鼠缺少该特定基因的另一个问题:它们贫血,这意味着它们缺乏红细胞。

麦克尼尔说:“正常的成人红细胞缺乏核。”“有一个阶段,当它在骨髓中发育时,它的核被膜必须凝结并从年轻的红细胞中驱逐出去。这些小鼠的红细胞在此阶段不能正常工作并死亡。核包裹层,我们认为年轻的红血球在另一种机械压力下无法存活。”

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