引言

卵巢中储存了原始卵泡，包含卵母细胞和相关体细胞，原始卵泡是在女性胎儿中产生的，且在出生后似乎不会得到补充，也就是说女性从出生起就已经具备了其所有的卵母细胞了。在女性的整个育龄期，卵母细胞的蛋白稳态都必须维持在一个健康的状态来确保下一代的顺利产生，也就是说卵母细胞蛋白组必须几十年都维持在一个损伤最小化的程度，但是这些卵母细胞如何长期维持蛋白稳态仍不清楚。

近日，来自德国马普所的Melina Schuh、Juliane Liepe和Henning Urlaub研究团队在Nature Cell Biology上发表题为The maintenance of oocytes in the mammalian ovary involves extreme protein longevity的文章，发现卵母细胞和卵巢的某些体细胞中存在超级长寿蛋白，这些蛋白参与线粒体、细胞骨架、染色质和蛋白稳态调控，提示哺乳动物通过分子伴侣和细胞抗氧化物来增加蛋白寿命和维持蛋白稳态，从而在很长时间内维持雌性生殖系统的稳态。

为了研究卵母细胞的蛋白稳定性，研究人员进行了脉冲追踪实验，将子宫发育期间的雌性小鼠用13C6-Lys标记，出生后转移给未标记的母鼠抚育，从92个8周龄小鼠中取得了4948个完全发育的卵母细胞，进行质谱分析。虽然有8周的追踪时间以及卵母细胞生长导致的稀释效应，他们仍然从7263个蛋白中检测到了768个13C6-Lys标记的蛋白，其中13C6-Lys标记比例大于90%的蛋白都具有重要的功能，如线粒体DNA解旋酶TWINKLE，线粒体呼吸链复合物III组分TTC19，核糖体组装因子BOP1和组蛋白伴侣HIRA等。由于卵巢中既有卵母细胞也有体细胞，为了研究整个卵巢的蛋白，他们将完全标记的幼鼠与完全标记的母鼠一起饲养到断奶，然后用不含标记的食物喂养，这种方法可以标记子宫内和出生后直到第一波卵泡生长期间合成的所有蛋白，在不同时间点取卵巢进行检测，发现卵巢蛋白的半衰期分布峰值约是8-10天，但是有超过10%的蛋白半衰期超过100天，总的来说线粒体蛋白具有更长的半衰期，而在其他器官中只有不到1%的蛋白具有这么长的半衰期。他们根据半衰期对这些蛋白进行了聚类，有352个蛋白的平均半衰期为681天，730个蛋白的平均半衰期为14.6天，1609个蛋白的平均半衰期为7天。这些超级长寿的蛋白多是线粒体和蛋白稳态相关蛋白，如线粒体细胞色素c（CYC）、线粒体转运受体亚基TOMM70等等。接下来他们用单细胞RNA-seq来鉴定表达长寿蛋白的卵巢细胞类型，发现除了卵母细胞之外，卵巢的有些体细胞也具有非常长寿的蛋白。蛋白稳态受损会导致错误折叠蛋白的累积和蛋白聚集体的形成，为了研究卵母细胞对衰老相关蛋白聚集体的易感性，他们对来自不同年龄小鼠的卵母细胞的蛋白聚集体进行了染色，发现在衰老的卵母细胞中聚集体并没有增加，他们还检测了蛋白酶体活性，发现衰老的卵母细胞和年轻的卵母细胞在蛋白酶体活性上也没有显著差异。接下来他们对9周、12周和50周龄的雌性小鼠取样，进行蛋白丰度集群分析，其中集群2和4是在年轻小鼠中含量很高而在衰老小鼠中急剧下降的蛋白，这些蛋白分别与衰老和自噬相关，集群5是在衰老小鼠中显著上调的蛋白，主要是炎症、免疫和胁迫响应相关蛋白。但是增加蛋白寿命并不能完全抑制雌性生殖腺的衰老，在衰老的卵巢中许多长寿蛋白丰度也都出现了下降，伴随着蛋白质组的大重塑，最终导致了雌性的育性衰退。

卵母细胞具有很多超级长寿蛋白(Credit: Nature Cell Biology)

总的来说，这项研究揭示了卵巢的蛋白稳态是由很多超级长寿蛋白组成的，这些卵巢细胞的蛋白质组为未来进一步研究提供了坚实的基础。

参考文献

https://doi.org/10.1038/s41556-024-01442-7

责编|探索君

排版|探索君

文章来源|“BioArt”

End