Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Возобновление мейоза происходит как часть мейоза ооцитов после остановки мейоза . У самок мейоз ооцита начинается во время эмбриогенеза и завершается после полового созревания. [1] Примордиальный фолликул останавливается, позволяя фолликулу увеличиваться в размерах и созревать. Возобновление мейоза возобновится после овуляторного всплеска ( овуляции ) лютеинизирующего гормона (ЛГ).

Мейотический арест [ править ]

Первоначально мейоз был открыт Оскаром Хертвигом в 1876 году, когда он исследовал слияние гамет в яйцах морских ежей. [2] В 1890 году Август Вейсманн пришел к выводу, что необходимы два разных цикла мейоза, и определил разницу между соматическими клетками и половыми клетками . [2]

Исследования, касающиеся остановки и возобновления мейоза, были труднодостижимыми, потому что у самок ооцит недоступен. [3] Большинство исследований проводилось путем удаления фолликулов и искусственного удержания ооцита в состоянии остановки мейоза. [3] Несмотря на то, что это позволяет получить знания о мейозе в ооцитах, результаты этой методологии могут быть трудно интерпретировать и применить к людям.

Во время оогенеза мейоз останавливается дважды. Основная остановка происходит во время стадии диплотены профазы 1, эта остановка длится до полового созревания. Затем вторая остановка мейоза происходит после овуляции во время метафазы 2 и длится гораздо более короткое время, чем первая остановка. Остановка мейоза происходит в основном из-за повышенных уровней цАМФ в ооците, который регулирует ключевой регулятор фактора, способствующего созреванию комплекса циклинкиназы (MPF). цГМФ, продуцируемые соматическими фолликулярными клетками, дополнительно регулируют концентрацию цАМФ в ооците.

Возобновление мейоза у млекопитающих [ править ]

Возобновление мейоза визуально проявляется как «распад зародышевых пузырьков» (GVBD) [4], относящийся к первичному ядру ооцита . [5] GVBD - это процесс растворения ядерной оболочки и конденсации хромосом, аналогичный митотической профазе .

У женщин процесс фолликулогенеза начинается во время внутриутробного развития плода. Фолликулогенез - это созревание фолликулов яичников. Первичные половые клетки (PGC'S) подвергаются мейозу, что приводит к образованию примордиальных фолликулов . [6] При рождении мейоз останавливается на диплотеновой фазе профазы I. [7] Ооциты остаются в этом состоянии до периода полового созревания. Во время овуляции выброс ЛГ инициирует возобновление мейоза, и ооциты вступают во второй цикл, который известен как созревание ооцитов. Затем мейоз снова останавливается во время метафазы 2 до оплодотворения . [8] Затем мейоз возобновляется при оплодотворении, что приводит к разъединению со 2-мполярное тельце , что означает, что созревание ооцита завершено. [8]

Сигнализация возобновления мейоза [ править ]

Уровни циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) [ править ]

Повышенные концентрации цАМФ внутри ооцита регулируют остановку мейоза и предотвращают возобновление мейоза. Внутриклеточный цАМФ постоянно активирует PKA, которая затем активирует ядерную киназу Weel / MtyI. Weel / Mtyl ингибирует цикл клеточного деления 25B (CDC25B), который является основным активатором циклин-зависимой киназы (CDK). Это приводит к инактивации фактора, способствующего созреванию (MPF), поскольку MPF включает CDK и циклин B. [9]

MPF является важным регулятором M-фазового перехода и играет ключевую роль в возобновлении мейоза в ооцитах и ​​его активности после GVBD. Следовательно, высокий уровень цАМФ косвенно инактивирует MPF, предотвращая возобновление мейоза. [9] [10]

GPCR3-Gs-ADCY Cascade [ править ]

Производство цАМФ поддерживается внутриоцитным каскадом GPCR-GS-ADCY.

Ингибирование белка Gs в ооците мыши приводит к возобновлению мейоза. [9] Было обнаружено, что у мышей KO, ассоциированных с Gs-белком, рецептор 3 (GPCR3), также наблюдается спонтанное возобновление мейоза, которое можно было предотвратить введением РНК GPCR3 в ооцит. GPCR3 может присутствовать в мембране ооцита и функционирует, чтобы поддерживать минимальный уровень цАМФ, предотвращая возобновление мейоза. [9] [11] [12]

В ооците эффекторным ферментом GPR является аденелатциклаза (ADCY). Он действует как катализатор преобразования аденозинтрифосфата (АТФ) в цАМФ, поддерживая уровни цАМФ в ооците, предотвращая возобновление мейоза. [9] [13]

Соматические фолликулярные клетки и циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ) [ править ]

Удаление ооцита из фолликула приводит к спонтанному возобновлению мейоза, что указывает на роль соматических фолликулярных клеток в остановке мейоза.

цГМФ продуцируется гуанилилциклазой, присутствующей в клетках гранулезы, в частности, рецептором натрийуретического пептида 2 (NPR2) и предшественником натрийуретического пептида-C (NPPC), которые можно найти в кумулюсных и настенных гранулезных клетках соответственно (у мышей, свиней и человека) . [9]

цГМФ, продуцируемый этими клетками гранулезы, быстро диффундирует в ооцит через щелевые соединения и ингибирует цАМФ-фосфодиэстеразу 3А (цАМФ-PDE3A). [14] цАМФ-PDE3A действует как катализатор расщепления цАМФ до АМФ в ооците. Следовательно, соматические фолликулярные клетки продуцируют цГМФ, ингибируют возобновление клеточной активности за счет поддержания уровней цАМФ внутри ооцитов. [9]

Инозин-5 'монофосфат (IMP) дегидрогеназа (IMPDH) [ править ]

Предыдущие исследования показали, что обработка ооцитов мышей ингибиторами IMPDH индуцировала гонадотропин-независимое возобновление мейоза in vivo. [9]

IMPDH - это фермент, ограничивающий скорость, который катализирует IMP до ксантозинмонофосфата (XMP). Он может вызывать возобновление мейоза, поскольку продуцируемый XMP в конечном итоге превращается в цГМФ посредством ряда ферментативных активностей.

Кроме того, IMPDH поддерживает уровни гипоксантина (HX) в фолликулярной жидкости. Концентрация HX подавляет активность цАМФ-ФДЭ in vitro.

Лютензирующий гормон (ЛГ) [ править ]

Общеизвестно, что ежемесячный выброс преовуляторного ЛГ из гипофиза способствует возобновлению мейоза.

Во-первых, передача сигналов ЛГ дефосфорилирует и инактивирует гуанилилциклазу NPR2. Это приводит к быстрому снижению уровней цГМФ в клетках гранулезы и ооцитах через щелевые соединения. PDE5 также активируется, увеличивая гидролиз цГМФ. [1] В фолликулах мыши концентрация цГМФ падает с ~ 2-5 мкМ до ~ 100 нМ в течение минуты после воздействия ЛГ. [14]

Снижение концентрации цГМФ происходит последовательно, от клеток настенной гранулезы, клеток кумулюса гранулезы и, наконец, ооцита. Диффузия цГМФ из ооцита способствует возобновлению мейоза. Было высказано предположение, что диффузия цГМФ от ооцита происходит до того, как LH-индуцированное закрытие щелевых контактов между соматическими клетками может быть «этапом увеличения, чтобы дополнительно гарантировать низкий уровень цГМФ в ооците или кумулюсной гранулезе». [9]

Также считается, что индуцированное ЛГ снижение цГМФ в клетках гранулезы является лишь частью механизма, а полный механизм остается невыясненным. [9]

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Существенное воспроизведение. Мартин Х. Джонсон. Чичестер; Хобокен, Нью-Джерси: Уайли-Блэквелл; 2013; 7-е издание
  • Биология развития. Майкл Дж. Ф. Баррези, Скотт Ф. Гилберт. Sinauer Associates является издательством Oxford University Press; 12-е изд. версия. ISBN  1605358223

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Jaffe, Laurinda A .; Эгберт, Джереми Р. (10.02.2017). «Регуляция мейоза ооцитов млекопитающих посредством межклеточной коммуникации в фолликуле яичников» . Ежегодный обзор физиологии . 79 (1): 237–260. DOI : 10.1146 / annurev-Physiol-022516-034102 . ISSN 0066-4278 . PMC 5305431 . PMID 27860834 .   
  2. ^ a b «Мейоз в перспективе» . Философские труды Лондонского королевского общества. B, биологические науки . 277 (955): 185–189. 1977-03-21. DOI : 10,1098 / rstb.1977.0010 . ISSN 0080-4622 . PMID 16283 .  
  3. ^ a b Мельманн, Лиза М (декабрь 2005 г.). «Остановки и запуски в ооцитах млекопитающих: последние достижения в понимании регуляции мейотической остановки и созревания ооцитов» . Репродукция . 130 (6): 791–799. DOI : 10,1530 / rep.1.00793 . ISSN 1470-1626 . PMID 16322539 .  
  4. ^ Пан, Бо; Ли, Джуланг (2019-01-05). «Искусство регуляции ареста мейоза ооцитов» . Репродуктивная биология и эндокринология . 17 (1): 8. DOI : 10,1186 / s12958-018-0445-8 . ISSN 1477-7827 . PMC 6320606 . PMID 30611263 .   
  5. ^ "Определение и примеры зародышевых пузырьков - онлайн-словарь биологии" . Статьи, учебники и онлайн-словарь по биологии . Проверено 30 сентября 2020 .
  6. ^ Юнг, Даджунг; Ки, Kehkooi (2014). «Понимание биологии женских половых клеток: от развития in vivo до производных in vitro» . Азиатский журнал андрологии . 0 (3): 415–20. DOI : 10.4103 / 1008-682X.148077 . ISSN 1008-682X . PMC 4430939 . PMID 25652637 .   
  7. ^ Лян, Чэн-Гуан; Су, Ю-Цян; Fan, Heng-Yu; Шаттен, Хайде; Сунь, Цин-Юань (01.09.2007). «Механизмы, регулирующие возобновление мейотической активности ооцитов: роль митоген-активированной протеинкиназы» . Молекулярная эндокринология . 21 (9): 2037–2055. DOI : 10.1210 / me.2006-0408 . ISSN 0888-8809 . PMID 17536005 .  
  8. ^ а б «Созревание ооцитов: история ареста и освобождения» . www.bioscience.org . Проверено 30 сентября 2020 .
  9. ^ a b c d e f g h i j Пан, Бо; Ли, Джуланг (декабрь 2019 г.). «Искусство регуляции ареста мейоза ооцитов» . Репродуктивная биология и эндокринология . 17 (1): 8. DOI : 10,1186 / s12958-018-0445-8 . ISSN 1477-7827 . PMC 6320606 . PMID 30611263 .   
  10. ^ Джонс, Кейт Т. (2004-01-01). «Включение и выключение: фактор, стимулирующий М-фазу во время мейотического созревания и оплодотворения» . Молекулярная репродукция человека . 10 (1): 1–5. DOI : 10.1093 / molehr / gah009 . ISSN 1360-9947 . PMID 14665700 .  
  11. ^ Мельманн, Лиза М .; Джонс, Тереза ​​Л.З.; Джаффе, Лауринда А. (23 августа 2002 г.). «Мейотическая остановка в фолликуле мыши, поддерживаемая Gs-белком в ооците» . Наука . 297 (5585): 1343–1345. DOI : 10.1126 / science.1073978 . ISSN 0036-8075 . PMID 12193786 . S2CID 590157 .   
  12. ^ Калиновски, Ребекка Р .; Берло, Екатерина Н .; Джонс, Тереза ​​Л.З.; Росс, Лавиния Ф .; Jaffe, Laurinda A .; Мельманн, Лиза М. (2004-03-15). «Поддержание мейотической остановки профазы в ооцитах позвоночных с помощью Gs-белка-опосредованного пути» . Биология развития . 267 (1): 1–13. DOI : 10.1016 / j.ydbio.2003.11.011 . ISSN 0012-1606 . PMID 14975713 .  
  13. ^ Тресгеррес, Мартин; Левин, Лонни Р .; Бак, Йохен (июнь 2011 г.). «Внутриклеточная передача сигналов цАМФ с помощью растворимой аденилатциклазы» . Kidney International . 79 (12): 1277–1288. DOI : 10.1038 / ki.2011.95 . PMC 3105178 . PMID 21490586 .  
  14. ^ a b Шухайбар, Лея К .; Эгберт, Джереми Р .; Норрис, Рэйчел П .; Лампе, Пол Д .; Николаев, Вячеслав О .; Тунеманн, Мартин; Вэнь, Лай; Фейл, Роберт; Джаффе, Лауринда А. (2015-03-16). «Межклеточная передача сигналов посредством циклической диффузии GMP через щелевые соединения перезапускает мейоз в фолликулах яичников мыши» . Труды Национальной академии наук . 112 (17): 5527–5532. DOI : 10.1073 / pnas.1423598112 . ISSN 0027-8424 . PMC 4418852 . PMID 25775542 .