eLife：新研究发现长寿蛋白会影响雌性生殖系统的衰老

在一项新的研究中，来自美国西北大学医学院的研究人员首次在卵巢中发现了一组长寿蛋白，这些蛋白可能支持女性生殖系统的稳定性和寿命，并可能导致生殖衰老。相关研究结果近期发表在eLife期刊上，论文标题为“Exceptional longevity of mammalian ovarian and oocyte macromolecules throughout the reproductive lifespan”。

论文共同通讯作者、西北大学医学院生殖科学纪念教授Francesca Duncan博士说，“我们为该领域创造了一个资源，因为如今我们有了一个长寿命蛋白的目录，我们和其他人就可以追踪它们，从机理上了解它们是如何导致生殖衰老的。”

随着身体年龄的增长，所有器官系统的功能都会慢慢下降。然而，女性生殖系统是最早衰老的器官系统之一，三十多岁的女性生育能力开始下降，更年期时生殖功能完全停止。生殖衰老还与卵子数量和质量的损失有关，这可能会导致不孕、流产和出生缺陷。

Duncan说，“哺乳动物的卵巢由一个固定的、不可再生的长寿细胞或卵母细胞库组成。它们必须在人类体内保持功能长达数十年，所以你可以想象，这些细胞非常容易受到这段时间内发生的任何损害的影响。”

为了更好地了解导致生殖衰老的机制，Duncan与西北大学医学院行为神经病学系副教授Jeffrey Savas博士合作，研究卵巢和卵母细胞——尚未成熟的卵细胞中蛋白功能和质量丧失的影响。

Duncan说，“你可以想象，如果你的细胞中有蛋白长时间存在而不周转，这可能会导致长寿细胞受损。”

通过使用Savas开发的涉及多代全动物代谢稳定同位素标记和基于质谱的定量蛋白质组学方法的综合蛋白鉴定技术，这些作者能够在与雌性生殖衰老相关的特定时间点可视化观察和鉴定小鼠卵巢和卵母细胞的长寿分子和长寿蛋白。

多同位素成像质谱（MIMS）分析卵巢组织切片中的细胞和结构

Savas说，“在包含卵母细胞和卵泡的卵巢的整体结构中，细胞类型存在很大的多样性，并且那里表达了非常特殊的蛋白，因此研究这方面的生物学特性似乎非常令人关注。”

在小鼠卵母细胞和卵巢中，这些作者发现长寿命蛋白在六个月后仍然存在。然而，在10个月时，这些蛋白中的大多数已经周转并降解。他们还发现卵母细胞中蛋白的亚型增加，包括组蛋白和几种细胞骨架蛋白，以及器官特异性蛋白，包括ZP3蛋白，其中ZP3蛋白有助于在受精过程中介导精子与卵子的结合。

出乎意料的是，这些作者还发现，这些长寿命蛋白中有很大一部分是线粒体蛋白；众所周知，线粒体是细胞中产生能量的细胞器，对维持卵子质量至关重要。Duncan说，这可能表明长寿命蛋白对于确保卵母细胞的结构和功能完整性至关重要。

Duncan说，“我们知道，随着年龄的增长，线粒体功能会恶化，但长寿命蛋白以前从未与卵母细胞有关，尤其是在线粒体方面。这表明，卵子的‘支架’实际上是在很早的时候就形成的，最终可能会随着卵子的发育而形成新的蛋白。这改变了我们对卵子生物学的基本理解，以及我们如何看待这些细胞如何长寿。”

这些发现强调了长寿蛋白在女性生殖系统的维持和年龄依赖性恶化中的作用。Duncan表示，这项研究的下一步将是确定这些长寿命线粒体蛋白随着时间的推移对卵母细胞是有益还是有害，以及这如何影响整体卵子质量和存活率。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Ewa K Bomba-Warczak et al. Exceptional longevity of mammalian ovarian and oocyte macromolecules throughout the reproductive lifespan. eLife, 2024, doi:10.7554/eLife.93172.3.