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哺乳动物卵线粒体ATP的产生与钙信号

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哺乳动物卵线粒体ATP的产生与钙信号(⬅点击左侧文字观看视频)


在中期II期停滞的哺乳动物卵母细胞(卵)和卵裂期胚胎中,线粒体负责几乎所有ATP的产生,因为糖酵解是失活的。荧光素酶分析表明,鸡蛋中的ATP水平严格依赖于丙酮酸和脂肪酸的氧化。在常规培养基中,鸡蛋中的ATP水平似乎最高,因为在鸡蛋中添加额外的线粒体底物不会增加胞浆ATP。唯一明显的ATP升高出现在受精时,与精子诱导的Ca2+振荡有关。我们最近的研究结果表明,ATP水平调节受精过程中的事件。


之前的研究表明,人类受精时,精子释放PL2+的频率比卵子释放PL2+的频率更高(CZETA和CZETA引起的Ca2+振荡的频率更高)。小鼠卵细胞也会产生Ca2+振荡,并对直接刺激InsP3受体的Sr2+产生反应而激活。与之相反,人类卵细胞中不含有相同类型的钙离子。


物种间钙释放敏感性的差异可以解释为小鼠卵对InsP3的敏感性是人类卵的10倍。造成这种差异的原因似乎是由于ATP。未受精的小鼠卵中的ATP水平大约是人类卵中的两倍。此外,去除线粒体底物丙酮酸可消除小鼠卵对Sr2+培养基的能力,从而降低ATP水平。向这些卵中添加丙酮酸可恢复ATP水平,从而促进Sr2+诱导的小鼠卵中Ca2+水平。这些数据表明,ATP水平(可能为ATP4-)调节InsP3受体的敏感性和卵子产生Ca2+振荡的能力。胞浆ATP水平可能是决定人类受精成功的一个重要“卵子因子”。提高线粒体ATP的生成有助于改善受精后或人工卵激活后的激活和胚胎发育


参考文献:Dumollard et al.(2009)细胞与发育生物学研讨会20,346-353 Campbell and Swann(2006)发育生物学298225-233 Storey et al.(2021)分子人类生殖27,gaaa086