包括人類(lèi)在內(nèi)的哺乳動(dòng)物在出生時(shí)就擁有所有的卵母細(xì)胞——未來(lái)會(huì)成熟為卵子。但與體內(nèi)許多壽命較短的細(xì)胞不同，一些卵母細(xì)胞甚至在40多年后仍然存活且很健康。

現(xiàn)在，兩項(xiàng)新的小鼠研究揭示了卵母細(xì)胞長(zhǎng)壽的可能原因，而長(zhǎng)壽可使動(dòng)物成年后保持生育能力。卵巢是卵母細(xì)胞出生的地方，其所含蛋白質(zhì)的壽命幾乎和動(dòng)物本身一樣長(zhǎng)，可以幫助卵母細(xì)胞存活。人類(lèi)卵巢的蛋白質(zhì)是否表現(xiàn)出同樣的持久性尚不清楚。

小鼠卵母細(xì)胞可以存活多年，可能源自其中的長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)。圖片來(lái)源：MELINASCHUH

沒(méi)有參與這兩項(xiàng)研究的英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院分子生物學(xué)家John Labbadia說(shuō)：“研究結(jié)果令人興奮。幾十年前的蛋白質(zhì)可能有助促進(jìn)新生命的誕生?！?/p>

在人類(lèi)中，一個(gè)20周的女性胎兒通常擁有600萬(wàn)到700萬(wàn)個(gè)卵母細(xì)胞。大多數(shù)卵母細(xì)胞會(huì)死亡，但約有30萬(wàn)個(gè)活到青春期，約有1000個(gè)活到50歲左右的更年期。

考慮到小鼠的壽命較短，卵母細(xì)胞不需要在其體內(nèi)存活很長(zhǎng)時(shí)間，但動(dòng)物可以繁殖一年以上，比蛋白質(zhì)的平均壽命長(zhǎng)得多。細(xì)胞會(huì)在幾天內(nèi)回收大部分分子。但并不是所有蛋白質(zhì)都能如此迅速地分解。

在眼睛晶狀體、關(guān)節(jié)軟骨、大腦和線粒體中，人們發(fā)現(xiàn)了在嚙齒類(lèi)動(dòng)物身上存活數(shù)年、在人類(lèi)身上存活數(shù)十年的長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)。科學(xué)家已經(jīng)知道卵巢中有一些具有持久性的蛋白質(zhì)，但不知道它們有多普遍。

為了找出答案，兩個(gè)研究團(tuán)隊(duì)使用了類(lèi)似的策略，旨在確定蛋白質(zhì)存活的時(shí)間。研究人員都給雌性小鼠喂飼含有大量碳或氮的食物。小鼠會(huì)將這種重元素融入它們的蛋白質(zhì)中，就像子宮里的幼鼠一樣。

幼鼠出生后不久，研究人員就換成含有更輕、更常見(jiàn)形式的碳或氮的食物。第二代小鼠在食物轉(zhuǎn)換之前產(chǎn)生的任何蛋白質(zhì)都會(huì)含有較重元素，而后來(lái)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)則會(huì)攜帶較輕元素。由此，研究人員能夠測(cè)量蛋白質(zhì)的年齡。

德國(guó)馬克斯·普朗克多學(xué)科科學(xué)研究所細(xì)胞生物學(xué)家MelinaSchuh領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)分析了8周大的小鼠的卵母細(xì)胞，后者正處于繁殖高峰期。6月20日，他們?cè)凇蹲匀?細(xì)胞生物學(xué)》報(bào)告稱(chēng)，卵母細(xì)胞中約10%的蛋白質(zhì)是動(dòng)物在子宮內(nèi)形成的。

為了確定這些蛋白質(zhì)的分解速度，研究人員再次使用食物轉(zhuǎn)換方法來(lái)標(biāo)記15個(gè)月大的成年小鼠卵巢中的蛋白質(zhì)。數(shù)學(xué)模型表明，超過(guò)10%的蛋白質(zhì)有100多天的半衰期，這個(gè)數(shù)字大約是小鼠壽命的13%。

美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家EwaBomba-Warczak和同事有類(lèi)似的發(fā)現(xiàn)，并在eLife上發(fā)表的一篇論文中對(duì)此進(jìn)行了描述。

研究人員分析了7個(gè)月大的小鼠的卵母細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)大約5%的卵母細(xì)胞蛋白質(zhì)是在出生前或出生后不久合成的。到小鼠11個(gè)月大的時(shí)候，長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)仍然有近10%。

這兩項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)，一些蛋白質(zhì)比其他蛋白質(zhì)更容易黏附。eLife論文作者之一、美國(guó)西北大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Jeffrey Savas說(shuō)，其中最突出的是ZP3。之所以重要，是因?yàn)樗锹炎颖砻嬖试S精子進(jìn)入的受體。

線粒體也富含長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)。后代從母親那里繼承線粒體，擁有長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)可以確保線粒體在通過(guò)卵子傳遞時(shí)是健全的。美國(guó)密蘇里大學(xué)醫(yī)學(xué)院生殖生物學(xué)家雷磊（音）說(shuō)：“母親把所有線粒體都給了下一代，它們最好是優(yōu)良的。”

研究結(jié)果并沒(méi)有提出明顯提高卵巢功能的方法。但美國(guó)耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院生殖生物學(xué)家Amanda Kallen表示，基于長(zhǎng)壽蛋白水平的診斷測(cè)試對(duì)擔(dān)心生育能力的患者可能很有價(jià)值?！凹词共荒茏柚孤殉菜ダ?，但如果能預(yù)測(cè)誰(shuí)的衰老速度更快，也可以提供卵子冷凍之類(lèi)的服務(wù)?！?/p>

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41556-024-01442-7

https://doi.org/10.7554/eLife.93172.1

來(lái)源：《自然—細(xì)胞生物學(xué)》、中國(guó)科學(xué)報(bào)