卵母細(xì)胞成熟中MAM的重要性分析,生理學(xué)論文

卵母細(xì)胞成熟中MAM的重要性分析,生理學(xué)論文摘要：線粒體相關(guān)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜(mitochondria-associatedendoplasmicreticulummembrane,MAM)是細(xì)胞內(nèi)線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)間的物理偶聯(lián)合構(gòu)，在調(diào)節(jié)線粒體動力學(xué)、鈣信號傳遞、脂質(zhì)加工與運(yùn)輸、線粒體自噬以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等經(jīng)過中都發(fā)揮著關(guān)鍵作用，MAM的這些生理功能對于卵母細(xì)胞的成熟是特別重要的。近年來研究發(fā)現(xiàn)，MAM上的多種蛋白介入了卵母細(xì)胞的成熟經(jīng)過。本文綜述了國內(nèi)外近年來MAM相關(guān)蛋白介入卵母細(xì)胞成熟經(jīng)過的研究進(jìn)展，為了解卵母細(xì)胞成熟調(diào)控機(jī)制、卵母細(xì)胞質(zhì)量鑒定以及提高輔助生殖成功率提供新的考慮方向。本文關(guān)鍵詞語:線粒體相關(guān)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜;卵母細(xì)胞成熟;線粒體動力學(xué);鈣離子轉(zhuǎn)運(yùn);Abstract：Thespecificsitesofphysicalassociationbetweenendoplasmicreticulum(ER)andmitochondriaareknownasmitochondria-associatedendoplasmicreticulummembrane(MAM),whichplaysanimportantroleintheregulationofmitochondrialdynamics,calciumsignaling,lipidprocessingandtransportation,mitochondrialautophagyandendoplasmicreticulumstress.ThesephysiologicalfunctionsofMAMareveryimportantforoocytematuration.IthasrecentlybecomeclearthatmanyproteinsinMAMarecrucialforoocytematuration.ThisarticlereviewstheresearchprogressofMAMinvolvedinoocytematurationinrecentyearsinordertoprovideanewdirectionforunderstandingtheregulationmechanismofoocytematuration,oocytequalityidentificationandimprovingthesuccessrateofassistedreproduction.Keyword：Mitochondria-associatedendoplasmicreticulummembrane(MAM);Oocytematuration;Mitochondrialdynamics;Calciumtransport;線粒體相關(guān)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜(mitochondria-associatedendoplasmicreticulummembrane,MAM)是指線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間距離很近但并不融合的區(qū)域，使細(xì)胞器既能夠保持獨(dú)立又能夠相互溝通。由于細(xì)胞內(nèi)這一特定區(qū)域中多種蛋白能夠發(fā)揮不同的功能，MAM在線粒體動力學(xué)、鈣信號傳遞、脂質(zhì)加工與運(yùn)輸、線粒體自噬以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等經(jīng)過中都扮演著重要角色。近年來研究發(fā)現(xiàn)，MAM相關(guān)的多種蛋白介入了卵母細(xì)胞的成熟經(jīng)過，這可能為監(jiān)控卵母細(xì)胞成熟經(jīng)過以及鑒定卵母細(xì)胞質(zhì)量和發(fā)育潛能都提供了新的思路。隨著輔助生殖技術(shù)的廣泛應(yīng)用，卵母細(xì)胞的質(zhì)量越來越遭到人們重視，本文扼要討論線粒體相關(guān)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與卵母細(xì)胞成熟之間的關(guān)聯(lián)并共享相關(guān)進(jìn)展。1、MAM概述在過去的幾十年中，科學(xué)家們通過電子顯微鏡和熒光顯微鏡發(fā)現(xiàn)，真核細(xì)胞中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)作為細(xì)胞中體積最大的細(xì)胞器并不是孤立存在的，而是與其他的很多細(xì)胞器構(gòu)成接觸位點(diǎn)，包括線粒體、高爾基體、過氧化物酶體、內(nèi)質(zhì)體、溶酶體、脂滴以及質(zhì)膜等(Elbaz,Schuldiner,2018;Friedman,Voeltz,2018)。細(xì)胞器之間的接觸位點(diǎn)被以為是細(xì)胞器之間距離很近但并不發(fā)生本質(zhì)融合的區(qū)域，因而每個(gè)細(xì)胞器既能夠保持自個(gè)的特性又能夠與其它細(xì)胞器互相作用，協(xié)同調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因表示出等。線粒體作為細(xì)胞的能量工廠，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的接觸位點(diǎn)已經(jīng)成為當(dāng)今的研究熱門。在動物細(xì)胞和酵母(Saccharomycescerevisiae)中都能夠觀察到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體之間的接觸位點(diǎn)，其接觸位點(diǎn)上的蛋白也已被廣泛地研究，如線粒體融合蛋白(mitofusin,Mfn)、三磷酸肌醇受體蛋白(inositol1,4,5,-trisphos‐phatereceptor,IP3R)、電壓依靠性陰離子通道蛋白(voltage-dependentanionchannel,VDAC)、線粒體分裂蛋白1(mitochondrialfission1protein,Fis1)、B細(xì)胞受體相關(guān)蛋白31(Bcellreceptorassociatedpro‐tein31,BAP31)、酪氨酸磷酸酶互相作用蛋白51(proteintyrosinephosphataseinteractingprotein51,PTPIP51)和囊泡相關(guān)膜蛋白B(vesicle-associatedmembraneprotein-associatedproteinB,VAPB)等(Iwasawaetal.,2018;Merkwirth,Langer,2008;Sz‐abadkaietal.,2006)。線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間的距離不是恒定的。例如粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上由于存在核糖體，線粒體外膜與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間的距離(約20～35nm)就大于線粒體外膜與滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間的距離(約10～15nm)(Fi‐ladietal.,2021)。MAM在調(diào)節(jié)線粒體動力學(xué)、鈣信號傳遞、脂質(zhì)加工與運(yùn)輸、線粒體自噬以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等經(jīng)過中都發(fā)揮著重要作用，線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間的距離很可能會影響線粒體的功能(Row‐land,Voeltz,2020;Vance,Jean,2020;Kornmann,2020)。2、MAM的主要生理功能MAM接觸位點(diǎn)由多種蛋白構(gòu)成，通過不同蛋白發(fā)揮其各自的功能，MAM介入調(diào)節(jié)了線粒體動力學(xué)、鈣信號傳遞、脂質(zhì)加工與運(yùn)輸、線粒體自噬以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等經(jīng)過(Rowland,Voeltz,2020;Vance,Jean,2020;Kornmann,2020)。2.1、介入調(diào)節(jié)線粒體動力學(xué)細(xì)胞內(nèi)的線粒體數(shù)量和形態(tài)是動態(tài)變化的，在細(xì)胞的不同時(shí)期以及細(xì)胞的各種生化反響經(jīng)過中，通過調(diào)節(jié)線粒體的融合與分裂，能夠使細(xì)胞發(fā)揮不同的功能。線粒體融合與分裂之間的相對平衡對維持線粒體質(zhì)量及功能特別重要，動力學(xué)相關(guān)GTP酶在這一經(jīng)過中起著關(guān)鍵作用(Gaoetal.,2021)。MAM介入調(diào)節(jié)線粒體的融合經(jīng)過。在線粒體相關(guān)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中發(fā)現(xiàn)了一種主要位于線粒體外膜上的GTP酶Mfn,Mfn包括Mfn1和Mfn2兩種亞型(Rojoetal.,2002)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的Mfn2與線粒體外膜上的Mfn1或Mfn2憑借蛋白本身的構(gòu)象可塑性互相纏繞，構(gòu)成同型或異型的構(gòu)造復(fù)合體，由此構(gòu)建了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體之間的橋梁(deBrito,Scor‐rano,2008)。位于線粒體外膜上的Mfn1/2與位于線粒體內(nèi)膜上的另一種線粒體融合GTP酶，視神經(jīng)萎縮蛋白1(opticatrophy1,OPA1)共同介導(dǎo)了線粒體的融合(Cipolatetal.,2004)。MAM介入調(diào)節(jié)線粒體的分裂經(jīng)過。在MAM中發(fā)現(xiàn)了Fis1和BAP31的互相作用(Iwasawaetal.,2018)。位于線粒體外膜上的Fis1將主要位于細(xì)胞質(zhì)中的線粒體動力相關(guān)蛋白(dynamin-relatedprotein1,Drp1)募集到線粒體外膜的裂變位點(diǎn)上，Drp1通過寡聚化構(gòu)成環(huán)狀構(gòu)造，然后通過自組裝和GTP水解使線粒體膜發(fā)生斷裂，介導(dǎo)和調(diào)節(jié)線粒體的分裂經(jīng)過(Stojanovskietal.,2004)。BAP31是位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的蛋白，能夠調(diào)控錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)的降解和凋亡途徑(Wakanaetal.,2008)。當(dāng)Fis1與MAM中的BAP31結(jié)合時(shí)，細(xì)胞凋亡信號被傳遞至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，進(jìn)而啟動細(xì)胞凋亡途徑(Iwasawaetal.,2018)。2.2、介入調(diào)節(jié)鈣信號內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體在細(xì)胞鈣信號的傳遞中起著核心作用，華而不實(shí)MAM是鈣信號傳遞的特殊微區(qū)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)被以為是細(xì)胞內(nèi)鈣離子儲存的主要區(qū)域。肌漿/內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子ATP酶(sarcoplasmicreticulumCa2+-ATPase,SERCA)是一種將鈣信號從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)，并富集于MAM處。SERCA的過度表示出使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的鈣離子超載，也增加了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體間的鈣信號傳導(dǎo)，導(dǎo)致線粒體的功能缺陷(Pintonetal.,2001)。跨膜蛋白IP3R能夠使鈣離子從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣離子迅速增加，線粒體通過與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的密切接觸而吸收大量的鈣離子。Sig1R也定位于MAM,Sig1R與BiP構(gòu)成一個(gè)對鈣離子敏感的伴侶復(fù)合物，能夠穩(wěn)定IP3R的構(gòu)象，保障內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體之間的鈣信號能夠正常傳導(dǎo)(Hayashi,Su,2007)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放的鈣離子通過VDAC通道穿過線粒體外膜，到達(dá)線粒體內(nèi)膜，再通過線粒體單向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(mitochondrialcalciumuniporter,MCU)復(fù)合物使鈣信號從線粒體內(nèi)膜進(jìn)入到線粒體基質(zhì)中(DeStefanietal.,2020)。然而，當(dāng)線粒體基質(zhì)內(nèi)的鈣離子濃度過高時(shí)，會導(dǎo)致線粒體膜通透性轉(zhuǎn)變，使細(xì)胞色素c等促凋亡因子被釋放到胞漿中，進(jìn)一步引發(fā)細(xì)胞凋亡(Bonoraetal.,2021)。2.3、MAM的其他功能MAM還介入磷脂代謝與轉(zhuǎn)運(yùn)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反響、線粒體自噬經(jīng)過等。研究發(fā)現(xiàn)MAM中相關(guān)蛋白Mfn2、蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(proteinkinaseR-likeERkinase,PERK)等均介入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的調(diào)控(Hernndez-Alvarezetal.,2022)。VAPB-PT‐PIP51是MAM上的連接蛋白，通過特異的siRNA干擾其蛋白表示出發(fā)現(xiàn)MAM構(gòu)造變得疏松，自噬體構(gòu)成增加，表示清楚VAPB-PTPIP51可能影響細(xì)胞內(nèi)自噬經(jīng)過(Gomez-Suagaetal.,2021)。MAM外表富集?；o酶A-膽固醇?；D(zhuǎn)移酶(AcylcoenzymeA-cholesterolacyltransferase,ACAT),ACAT是細(xì)胞內(nèi)唯一催化游離膽固醇和長鏈脂肪酸合成膽固醇酯的酶，在體內(nèi)膽固醇代謝平衡經(jīng)過中起到關(guān)鍵的調(diào)控作用，提示MAM可能是膽固醇與磷脂合成的重要位點(diǎn)(Rusi?oletal.,1994)。3、MAM介入的相關(guān)功能對卵母細(xì)胞成熟的影響在MAM介入的相關(guān)功能中線粒體動力學(xué)及鈣信號傳遞對于卵母細(xì)胞的成熟經(jīng)過至關(guān)重要。已有大量研究報(bào)道鈣離子作為一種內(nèi)源性信號的信使介入了卵母細(xì)胞減數(shù)分裂經(jīng)過的調(diào)控，鈣信號在卵母細(xì)胞阻滯恢復(fù)及胞質(zhì)成熟中不可或缺(Ma‐chatyetal.,2021;Tosti,2006;Orreniusetal.,2003)。線粒體作為細(xì)胞的能量中心，卵母細(xì)胞發(fā)育成熟經(jīng)過的中心體構(gòu)成、紡錘體的微管運(yùn)動、蛋白分子水平的磷酸化及去磷酸化等活動均需要線粒體提供大量的ATP(Sunetal.,2001)。3.1、鈣信號對卵母細(xì)胞成熟的影響鈣離子是一種細(xì)胞內(nèi)廣泛存在的信號分子，介入細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，在細(xì)胞的多種生理經(jīng)過中發(fā)揮著重要的作用(Berridgeetal.,2000)。越來越多的研究報(bào)道鈣信號在卵母細(xì)胞的成熟經(jīng)過中也至關(guān)重要。Paleos和Powers(1981)發(fā)現(xiàn)體外培養(yǎng)液中不添加鈣離子固然不會影響小鼠(Musmusculus)卵母細(xì)胞的生發(fā)泡破裂(germinalvesiclebreak‐down,GVBD)經(jīng)過，但是這種環(huán)境下的卵母細(xì)胞無法完成第一次減數(shù)分裂。除此之外，還發(fā)如今一定的鈣離子濃度范圍內(nèi)，隨著培養(yǎng)液中鈣離子濃度增加，卵母細(xì)胞的第一極體排出率也更高層次。Carroll和Swann(1992)初次報(bào)道了小鼠卵母細(xì)胞體外成熟經(jīng)過中存在自發(fā)的鈣振蕩，這種鈣離子濃度的波動可能與卵母細(xì)胞的胞質(zhì)成熟有關(guān)。Homa(1993)等通過向卵母細(xì)胞中顯微注射鈣信號的激活劑和抑制劑，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)游離的鈣離子作為一種內(nèi)源性信號的信使介入調(diào)控卵母細(xì)胞的減數(shù)分裂經(jīng)過。Mehl‐mann(2005)還指出鈣離子螯合劑使卵母細(xì)胞的減數(shù)分裂發(fā)生延遲。Liang(2018)等發(fā)如今牛(Bostaurus)卵母細(xì)胞中，鈣離子濃度從生發(fā)泡((germinalvesicle,GV)期開場不斷增加，在MⅠ期到達(dá)最大值，之后下降到相對穩(wěn)定的水平。鈣離子在GV期主要分布在卵母細(xì)胞皮質(zhì)區(qū)，在GVBD期仍主要分布于皮質(zhì)區(qū)并趨向細(xì)胞中心擴(kuò)散，MⅠ期逐步從皮質(zhì)區(qū)轉(zhuǎn)移至染色體區(qū)，MⅡ期大量的鈣離子聚集于極體中。鈣離子濃度的變化調(diào)控著卵母細(xì)胞生發(fā)泡的破裂、第一極體的排出和受精卵母細(xì)胞的活化。適當(dāng)增加鈣離子的濃度能夠促進(jìn)處于MⅠ雙線期阻滯和MⅡ中期阻滯的卵母細(xì)胞從阻滯中恢復(fù)，而超出生理范圍的鈣離子會誘導(dǎo)卵母細(xì)胞的凋亡(Machaty,2021;Tosti,2006;Orreniusetal.,2003)。3.2、線粒體動力學(xué)變化對卵母細(xì)胞成熟的影響在卵母細(xì)胞成熟的經(jīng)過中，線粒體的數(shù)量、形態(tài)和空間分布都處于動態(tài)變化中，這些變化可能是由于卵母細(xì)胞發(fā)育成熟經(jīng)過中的中心體構(gòu)成、紡錘體的微管運(yùn)動、蛋白分子水平的磷酸化及去磷酸化等活動均需要線粒體提供大量的ATP。在大多數(shù)真核細(xì)胞中，線粒體沿著微管在細(xì)胞內(nèi)移動，在特定區(qū)域發(fā)揮功能(Yuetal.,2018)。在GⅤ期，線粒體主要分布于卵母細(xì)胞的皮質(zhì)區(qū)，這可能與此時(shí)期皮質(zhì)區(qū)的高能量需求有關(guān)，卵母細(xì)胞在這個(gè)階段需要卵丘細(xì)胞支持。GⅤ期卵母細(xì)胞的線粒體為圓形，嵴少或呈管泡狀嵴。在GVBD期前，線粒體逐步向卵母細(xì)胞核周聚集，一方面可能是為了提供ATP，另一方面可能是為了調(diào)節(jié)游離鈣離子濃度，由于細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的增加是卵母細(xì)胞GVBD發(fā)生的先決條件。在MⅠ期，線粒體在核周區(qū)域繼續(xù)聚集，這可能與減數(shù)分裂的高能量需求有關(guān)，如紡錘體組裝、染色質(zhì)凝聚和運(yùn)動以及極體釋放，此時(shí)線粒體數(shù)量增加，呈長梭形，嵴呈板層狀(Sunetal.,2001)。然而，在細(xì)胞分裂時(shí)，線粒體并不是均勻地分離，而是向卵母細(xì)胞定向的紡錘體極移動，這種有利于卵母細(xì)胞的不對稱遺傳保證了母系遺傳的線粒體得以保存，為哺乳動物早期發(fā)育提供ATP(Dalton,Carroll,2020)。卵母細(xì)胞成熟后，線粒體在卵母細(xì)胞胞質(zhì)中均勻分布。線粒體動力學(xué)也在卵母細(xì)胞成熟經(jīng)過的細(xì)胞器重排中發(fā)揮著重要作用。4、MAM相關(guān)蛋白與卵母細(xì)胞成熟MAM中介入鈣信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì)IP3R和VDAC，以及介入線粒體融合與分裂的蛋白質(zhì)Mfn和Drp1都與卵母細(xì)胞的成熟密切相關(guān)。華而不實(shí)，IP3R介導(dǎo)鈣離子從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放，使細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣離子迅速增加；VDAC介導(dǎo)鈣離子穿越線粒體外膜，到達(dá)線粒體內(nèi)膜。Mfn通過本身構(gòu)象改變構(gòu)成復(fù)合體進(jìn)而構(gòu)建線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)間的接觸位點(diǎn)，同時(shí)在線粒體的融合經(jīng)過中發(fā)揮至關(guān)重要的作用；Drp1通過自組裝和GTP水解能夠使線粒體膜發(fā)生斷裂，介導(dǎo)和調(diào)節(jié)線粒體的分裂經(jīng)過。4.1、IP3R與卵母細(xì)胞成熟IP3是由磷脂酶C催化磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸水解產(chǎn)生的一種重要的細(xì)胞內(nèi)第二信使分子。IP3進(jìn)入胞質(zhì)后與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜外表的受體IP3R結(jié)合引起構(gòu)象變化，使鈣離子從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放到胞質(zhì)中，胞質(zhì)中鈣離子濃度升高，進(jìn)而啟動鈣信號系統(tǒng)，激發(fā)一系列效應(yīng)(Leeetal.,2006)。IP3R家族由不同基因編碼的三個(gè)亞型組成，分別是IP3R-1、IP3R-2和IP3R-3(Josephetal.,2000)。不同的IP3R亞型對IP3的親和力不同，華而不實(shí)IP3R-2對IP3的親和力最高，其次是IP3R-1和IP3R-3(Tuetal.,2005)。除IP3外，鈣離子、ATP和很多蛋白質(zhì)可以以對IP3誘導(dǎo)的鈣離子釋放進(jìn)行變構(gòu)調(diào)節(jié)(Hedgepethetal.,2021)。細(xì)胞內(nèi)鈣離子的適度增加加強(qiáng)了IP3R對IP3的結(jié)合能力，而過量的鈣離子則對IP3R具有抑制作用(Maketal.,2003)。這些互相制約的機(jī)制有助于細(xì)胞內(nèi)鈣信號的時(shí)空動態(tài)調(diào)控。卵母細(xì)胞中存在IP3R的三種亞型，但I(xiàn)P3R-1在哺乳動物卵母細(xì)胞中的表示出量顯著高于IP3R-2和IP3R-3(Heetal.,1999)。卵母細(xì)胞從GⅤ期到MⅡ期的成熟經(jīng)過中，鈣離子釋放的敏感性增加。在未成熟的GⅤ卵母細(xì)胞中，IP3R-1在整個(gè)細(xì)胞質(zhì)中均勻分布。而在卵母細(xì)胞成熟經(jīng)過中，IP3R-1的定位和聚集發(fā)生了改變，IP3R-1在質(zhì)膜周圍出現(xiàn)了直徑為1～2m的積聚(Mehlmannetal.,1996)。卵母細(xì)胞在成熟經(jīng)過中，IP3R-1被磷酸化而激活(Zhangetal.,2021),IP3介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)鈣離子轉(zhuǎn)運(yùn)增加，IP3R-1對鈣信號的轉(zhuǎn)運(yùn)能力隨著IP3的增加而加強(qiáng)(Ullahetal.,2007)。4.2、VDAC與卵母細(xì)胞成熟VDACs的分子質(zhì)量約為30kD，在線粒體外膜構(gòu)成內(nèi)徑約為3nm的通道，其允許分子質(zhì)量最大為5kD的物質(zhì)通過(Colombini,2020)。真核細(xì)胞中的VDAC有三種亞型：VDAC1、VDAC2和VDAC3，分別由各自不同的基因編碼。在大多數(shù)哺乳動物細(xì)胞中，VDAC1和VDAC2的表示出具有明顯優(yōu)勢，而VDAC3的表示出普遍較低，僅在睪丸中高表示出(Huangetal.,2020;Sampsonetal.,2001)。VDAC1由19個(gè)-折疊構(gòu)成的桶狀構(gòu)造和1個(gè)由N-末端序列構(gòu)成的-螺旋組成，-螺旋移動到通道中心，能夠阻斷物質(zhì)的進(jìn)出，通過調(diào)節(jié)-螺旋的移動能夠調(diào)控孔道的關(guān)閉和開啟狀態(tài)(Hilleretal.,2018)。斑馬魚(Daniorerio)的VDAC2顯示出類似的19條鏈構(gòu)成桶狀構(gòu)造(Schredelsekeretal.,2020)。VDAC1和VDAC2的門控性和選擇性在哺乳動物中高度保守(Blachly-Dyson,Forte,2001)。VDACs的磷酸化會增加其傳導(dǎo)性。VDACs通過改變構(gòu)象而開啟或關(guān)閉孔道能夠選擇性地運(yùn)輸不同的物質(zhì)，進(jìn)而調(diào)節(jié)線粒體的能量代謝和線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間的離子轉(zhuǎn)運(yùn)。在豬(Susscrofa)卵母細(xì)胞的GⅤ期和MⅡ期都能檢測到VDAC1和VDAC2的mRNA。通過免疫熒光技術(shù)發(fā)現(xiàn)VDAC1定位于豬卵母細(xì)胞的質(zhì)膜和皮質(zhì)區(qū)域周圍，VDAC1蛋白在GⅤ期和MⅡ期的卵母細(xì)胞中都有明顯表示出，似乎穩(wěn)定存在于卵母細(xì)胞成熟經(jīng)過中的減數(shù)分裂期間；而VDAC2只在部分GⅤ期卵母細(xì)胞的皮質(zhì)區(qū)周圍存在，在MⅡ期卵母細(xì)胞中沒有觀察到(Cassaretal.,2018)。由此可見，VDAC1和VDAC2在卵母細(xì)胞中的定位和功能可能并不一樣，VDAC2的分布與表示出可能與卵母細(xì)胞的發(fā)育階段密切相關(guān)。VDAC在卵母細(xì)胞成熟經(jīng)過不同時(shí)期發(fā)揮的不同功能及其作用機(jī)制仍待說明。4.3、Mfn與卵母細(xì)胞成熟Mfn1和Mfn2是哺乳動物細(xì)胞中線粒體融合的關(guān)鍵調(diào)控因子(Santel,Fuller,2001)。Mfn2敲低或敲除使小鼠成纖維細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體之間的連接增加，促進(jìn)了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體之間的鈣離子傳導(dǎo)，使細(xì)胞對線粒體鈣離子過載誘導(dǎo)的凋亡刺激更敏感(Filadietal.,2021)。Mfn1或Mfn2缺失的小鼠在妊娠中期死亡(Chen,2003)。Zhang等(2021)通過顯微注射Mfn2的siRNA阻滯了小鼠的卵母細(xì)胞成熟。然而Hou等(2022)發(fā)現(xiàn)卵母細(xì)胞中Mfn1的敲除導(dǎo)致雌性動物生殖功能缺失，而在卵母細(xì)胞中條件性敲除Mfn2對雌性動物的生育能力沒有影響，暗示Mfn1和Mfn2在調(diào)控雌性生殖中可能發(fā)揮著不同的功能。關(guān)于Mfn2對卵母細(xì)胞成熟影響的研究結(jié)果不一致可能是由于試驗(yàn)中采用的基因編輯技術(shù)不同(體外敲降和體內(nèi)敲除)。Mfn2在卵母細(xì)胞成熟經(jīng)過中能否發(fā)揮了至關(guān)重要的作用仍需進(jìn)一步說明。Mfn1敲除的小鼠卵巢中卵泡發(fā)育停滯，顆粒細(xì)胞的增殖能力降低。卵母細(xì)胞和體細(xì)胞之間的互相作用不僅僅是顆粒細(xì)胞增殖所必需的(Gilchristetal.,2008)，也是卵泡發(fā)育所必需的(Suetal.,2018)。所以Mfn1缺失可能是通過毀壞卵母細(xì)胞與周圍細(xì)胞之間的互相作用，進(jìn)而抑制顆粒細(xì)胞的增殖，最終導(dǎo)致小鼠卵泡不能正常發(fā)育(Houetal.,2022)。4.4、Drp1與卵母細(xì)胞成熟線粒體分裂依靠于Drp1，其主要由氨基端GTP酶構(gòu)造域、中間的螺旋構(gòu)造域和羧基端GTP酶效應(yīng)構(gòu)造域組成(Fr?hlichetal.,2020)。Drp1生理狀態(tài)下一般定位于細(xì)胞漿，在各種線粒體分裂因子刺激作用下，Drp1通過構(gòu)成螺旋低聚物，能夠包裹線粒體外膜并切斷外膜，線粒體分裂后，Drp1可重新回到胞漿再被利用(Kaliaetal.,2021;Jietal.,2021)。卵母細(xì)胞中Drp1敲除改變了線粒體在細(xì)胞內(nèi)的分布和形態(tài)。正常卵母細(xì)胞中線粒體長軸平均長度為0.62mm，呈較小的圓形，嵴較不發(fā)達(dá)，均勻分布于細(xì)胞質(zhì)；而Drp1特異性敲除的卵母細(xì)胞中線粒體長軸平均長度為1.12mm，呈長條形，且大小不規(guī)則，在細(xì)胞質(zhì)中高度聚集。Drp1缺失使卵母細(xì)胞中線粒體與各種膜構(gòu)造聚集在一起，同時(shí)卵母細(xì)胞中線粒體嚴(yán)重聚集，導(dǎo)致線粒體的運(yùn)動受限進(jìn)而阻礙了卵母細(xì)胞的生發(fā)泡破裂(Udagawaetal.,2020)。除此之外，Drp1缺失還使卵母細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和過氧化物酶體聚集，但內(nèi)質(zhì)網(wǎng)積聚這種現(xiàn)象具有一定的細(xì)胞特異性，由于敲除小鼠胚胎成纖維細(xì)胞和Hela細(xì)胞中的Drp1后并沒有導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的積聚(Ishiharaetal.,2018)。Drp1缺失導(dǎo)致卵母細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣離子儲存量減少，進(jìn)而影響了卵母細(xì)胞中線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的互相作用以及鈣信號的傳導(dǎo)等。Drp1缺失的未成熟卵母細(xì)胞周圍有活性的顆粒細(xì)胞減少，成熟卵泡標(biāo)志基因表示出減少，而與去除顆粒細(xì)胞的正常卵母細(xì)胞共培養(yǎng)24h后，顆粒細(xì)胞的活性增加，這一現(xiàn)象表示清楚卵母細(xì)胞Drp1缺失會導(dǎo)致卵母細(xì)胞分泌顆粒細(xì)胞增殖所需物質(zhì)的功能受損，也因而卵母細(xì)胞的成熟遭到了抑制(Udagawaetal.,2020)。老年小鼠的卵母細(xì)胞中Drp1的表示出和磷酸化明顯遭到抑制，細(xì)胞內(nèi)多種細(xì)胞器變形。卵母細(xì)胞中Drp1的缺失會影響卵泡的成熟和周圍顆粒細(xì)胞的增殖，并抑制調(diào)節(jié)顆粒細(xì)胞增殖、卵泡成熟和排卵關(guān)鍵基因的表示出，導(dǎo)致排卵缺乏和女性不育。5、總結(jié)與瞻望MAM相關(guān)蛋白IP3R、VDAC、Mfn和Drp1通過調(diào)控鈣離子濃度和線粒體動力學(xué)變化在卵母細(xì)胞的成熟經(jīng)過中發(fā)揮著特別重要的作用。卵母細(xì)胞中Mfn1的敲除會導(dǎo)致雌性動物生殖功能缺失。而敲除卵母細(xì)胞的Drp1會影響卵泡的成熟和周圍顆粒細(xì)胞的增殖，導(dǎo)致排卵缺乏和女性不育。近年來關(guān)于MAM構(gòu)造和功能的研究獲得了很大進(jìn)展，MAM相關(guān)蛋白在卵母細(xì)胞成熟經(jīng)過中的功能也有了很多報(bào)道，但要完全說明MAM在卵母細(xì)胞成熟經(jīng)過中的功能仍需不斷努力。MAM在卵母細(xì)胞成熟的不同階段發(fā)揮的詳細(xì)作用及其作用機(jī)制仍處于未知。通過研究MAM對卵母細(xì)胞成熟的影響，對深切進(jìn)入理解卵母細(xì)胞成熟調(diào)控機(jī)制和應(yīng)激反響機(jī)制提供了理論基礎(chǔ)。MAM是鑒定和提高卵母細(xì)胞質(zhì)量及其發(fā)育潛能的潛在靶標(biāo)之一，為提高輔助生殖成功率提供新的考慮方向。以下為參考文獻(xiàn)[BerridgeMJ,LippP.BootmanMD2000.Theversatilityanduniversalityofcalciumsignalling[J.NatureReviews,MolecularCellBiology1(1):11-21.QBlachly-DysonE,ForteM.2001.VDACchanelsI[J]IUBMBLife,52(3-5)113-118.QBonoraM,WieckowskMR,ChinopoulosC,etal.2021.Molecularmechanismsofcelldeath:CentralimplicationofATPsynthaseinmitochondrialpermeabilitytransition[J]Oncogene,34(12):1608.OCarrollJ,SwannK.1992Spontaneouscytosoliccalciumoscillationsdrivenbyinositoltrisphosphateoccurduringinvitromaturationofmouseoocytes[J].JournalofBiologicalChemistry,267(16);1119611201.QCassaraMC,MenzelVA,HinschKD,etal.2018.Voltagedependentanionchannels1and2areexpressedinporcineoocytes[J]BioscienceReports,30(3):193-200.gChenH.2003MitofusinsMfn1andMfn2coordinatelyregulatemitochondrialfusionandareessentialforembryonicdevelopment[J]JournalofCellBiology,160:189-200.OCipolatS,DeBrito0M,DalZilioB,etal.2004.OPA1requiresmitofusin1topromotemitochondrialfusion[J]ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUSA,101(45):15927-15932.gColombiniM.2020.VDACstructureselectivity,anddynamics[J]BiochimicaetBiophysicaActa,1818(6):1457-1465.[DaltonCM,CarrollJ.2020Bias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