当哺乳动物生下后代时，它们会投入大量资金。与鱼或青蛙不同，胚胎不能自行发育。它必须植入子宫，在那里它获得生存所需的一切。在此之前，卵细胞会滋养早期胚胎。除此之外，它还提供必需的蛋白质。

马克斯·普朗克多学科科学研究所梅琳娜·舒(MelinaSchuh)领导的研究人员与哥廷根的同事一起，现已阐明了卵细胞如何储存蛋白质。他们的实验还为蛋白质储存错误如何导致不孕提供了重要见解。60多年来一直困扰科学家的卵细胞结构在其中发挥着至关重要的作用。该工作发表在《细胞》杂志上。

对于许多夫妇来说，为人父母是一个漫长的过程。对于一些人来说，生孩子的愿望甚至仍未实现。原因多种多样，男性和女性均可找到。对于女性来说，生育能力随着年龄的增长而下降，不孕的可能性也更大。然而，基因突变也可能导致这种情况。

对全世界不孕女性遗传物质的分析表明，女性不孕最常见的遗传原因之一是某些基因的突变。其中包含蛋白质PADI6和蛋白质复合物皮质下母体复合物(简称SCMC)的蓝图。然而，此前尚不清楚这些蛋白质在不孕症中具体发挥什么作用。

早期胚胎的蛋白质储存位点

MelinaSchuh领导的科学家现在使用成像技术可视化PADI6和SCMC是填充卵细胞内部结构的主要成分。“数十年来，研究界一直对这种结构的功能和组成感到困惑，我们将其称为细胞质晶格，”马克斯·普朗克主任舒解释道。

当科学家从小鼠卵细胞中去除PADI6和SCMC蛋白时，细胞质晶格就丢失了，从而带来了致命的后果。“缺乏细胞质晶格的小鼠卵细胞也缺乏早期胚胎所需的蛋白质。胚胎的发育在受精后不久就停止了，”细胞生物学家说。“因此，我们怀疑细胞质网格可以作为蛋白质储存位点。”

在卵细胞中储存蛋白质绝非易事。这是因为卵细胞从出生起就在雌性哺乳动物的卵巢中产生，并在几个月甚至几年内保持功能。卵细胞必须将其蛋白质储存相当长的时间，而不会被降解或在错误的时间变得活跃。

下一步，研究人员研究了细胞质晶格中包含哪些蛋白质。他们与马克斯·普朗克研究所的HenningUrlaub和JulianeLiepe领导的小组合作，利用质谱和生物信息学来确定晶格的确切蛋白质库存。

结果表明，细胞质晶格与许多对胚胎发育至关重要的蛋白质结合。“我们的结果有力地表明我们的假设是正确的：细胞质格子是卵细胞的蛋白质储存位点，为早期胚胎提供重要的蛋白质，”舒指出。

PADI6和SCMC蛋白储存蛋白质

他们进一步发现，PADI6和SCMC蛋白承担着为胚胎早期发育收集和储存蛋白质的任务。该研究的第一作者IdaJentoft说：“这解释了为什么如果这些蛋白质缺失或无法发挥其功能，胚胎在受精后不久就会停止发育。”“然后我们感兴趣的是，如果PADI6和SCMC由于基因突变而缺失，是否可以替换有缺陷的蛋白质存储位点。”

在实验中，研究小组成功地将缺失的晶格蛋白人工重新引入正在生长的小鼠卵细胞中。通过这种方法，也有可能重建有缺陷的人类卵细胞的细胞质晶格。Jentoft表示，这可能是治疗由PADI6和SCMC基因突变引起的不孕症的一种有前途的新方法。

显微镜下冷冻卵细胞

当被问及为什么花了几十年的时间才破译卵细胞中神秘晶格结构的功能时，舒和詹托夫特给出了一个简短的答案：卵细胞的大小和缺乏方法。卵细胞是哺乳动物各种细胞类型中的巨人。它们注定要储存蛋白质，因此很难观察它们的内部。

“主要的方法学挑战是使卵细胞能够用于我们使用的成像方法——高分辨率光学显微镜和冷冻电子断层扫描(cryo-ET)。后者使得以3D方式检查卵细胞的分子结构成为可能。在几乎自然的条件下进行。直到现在，这都是不可能的。”马克斯·普朗克主任解释道。该团队在这一过程中取得的突破得益于生殖医学中久经考验的技巧。

对于冷冻ET，细胞必须首先被休克冷冻。研究人员利用诊所通常冷冻人类卵细胞进行人工授精的事实来储存它们。为了在冷冻过程中保护卵细胞，诊所使用冷冻保护剂。哥廷根大学医学中心的RubénFernández-Busnadiego报告说：“我们的想法是使用相同的冷冻保护剂来实现卵细胞所需的快速冷冻。”

“通过这项技术，我们可以检查卵细胞中的细胞质网格，并开始详细解读它们的结构，”舒补充道。科学家们希望新技术将在卵细胞研究以及未来新的治疗方法方面带来重要进展。

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