尽管纺锤体在有丝分裂与减数分裂中的作用有所不同,但两者也存在一些共性。首先,纺锤体的形成都依赖于中心体的复制和分离,以及微管的动态生长和缩短。其次,在有丝分裂和减数分裂的中期,染色体都排列在赤道板上,形成了清晰的纺锤体结构。此外,在有丝分裂和减数分裂的后期,染色体的着丝点都一分为二,导致姐妹染色单体或同源染色体分离,分别移向细胞的两极。这一过程确保了每个子细胞都能获得完整的染色体组。尽管纺锤体在有丝分裂与减数分裂中存在共性,但两者也存在明显的差异。 纺锤体在细胞分裂末期逐渐解体,为细胞质分裂做准备。美国卵母细胞纺锤体揭示卵母细胞关键结构
什么是纺锤体?它有多重要?
纺锤体主要由微管蛋白组成,微管蛋白是一种含有α和β亚单位的异二聚体。纺锤体不是一成不变的,常常处于组装和去组装的动态变化过程中,一般在细胞分裂的中、后期,纺锤体结构较为典型。纺锤体主要有两个作用:其一,排列与分配染色体;其二,决定细胞胞质分裂的分裂面。纺锤体的完整性决定了染色体分裂过程在时间和空间上的准确性。纺锤体就像一位聪明的大力士的双手,在细胞分裂过程中,能精细的将等位染色体平均拉向细胞的两极,确保分裂后的2个子细胞中的染色体数目相等。但是,如果这个大力士多了一只或几只手,染色体的分配将紊乱,导致非整倍体。纺锤体损伤的增加多见于高龄妇女,或接触某些化学物质的卵母细胞。
在细胞分裂过程中,纺锤体对卵母细胞染色体的平衡、运动、分配、和极体的排出非常关键。卵母细胞成熟过程中的两次减数分裂形成两次纺锤体,卵母细胞受精、雌雄原核融合后又会形成有丝分裂纺锤体。 美国卵母细胞纺锤体揭示卵母细胞关键结构纺锤体在细胞分裂过程中展现出惊人的自我组装能力。
纺锤体的形成是一个复杂而精细的过程,涉及多种蛋白质的参与和调控。在有丝分裂的前间期,细胞进入S期,中心体开始复制倍增,为接下来的纺锤体形成做准备。进入G2期后,中心体完成复制,并在细胞进入分裂前期时分离,每个中心体各自形成放射状排列的微管,即星体。这些微管通过持续增加和丢失组成微管的微管蛋白亚基,实现微管的聚合和解聚,使纺锤体得以形成和维持。微管的组装和去组装过程受到多种调节蛋白的精确调控,如蛋白激酶、磷酸酶等。这些调节蛋白能够影响微管蛋白的聚合和解聚速率,从而控制纺锤体的形态和稳定性。此外,纺锤体的形成还依赖于动粒微管与染色体动粒的结合,这一过程由动粒上的驱动蛋白和动力蛋白介导,确保了染色体能够被纺锤体正确地捕获和牵引。
纺锤体观测仪在补救ICSI中的应用我们知道,成熟的卵母细胞含有1个极体,也就是***极体。IVF加入精子后,精子会穿透层层障碍**终进入卵子,随着时间的推移,~6小时后卵子的纺锤体会将染色单体拉向两极,进而排出第二极体,再往后大约加精后9~16小时,雌雄原核会出现,而原核的出现才是受精的标志。但是对于那些没有受精的卵子,到了原核出现的时间窗发现没有受精时再去补救ICSI,往往错过了卵子的比较好受精时间,因为没有受精的卵子会在体外老化,即使受精,胚胎的发育潜能也很低。所以,我们在加精后的4~6小时,通过观察第二极体的排出来初步判断是否受精,**的增加了那些受精障碍患者的受精率,也避免了卵子的老化。当然,偶尔也会出现错误补救。文献报道对IVF受精后的未排出第二极体的卵母细胞进行补救,实验组用纺锤体观测仪观察并统计纺锤体的数目,82.7%含有一个纺锤体,17.3%含有两个纺锤体,并对含有一个纺锤体的卵母细胞进行补救ICSI;而对照组并未用纺锤体观测仪观察纺锤体,只对未排出第二极体的卵母细胞进行补救ICSI。结果发现使用纺锤体观测仪观察纺锤体的数目能显著提高正常受精率,降低多原核受精比率。纺锤体的微管通过动态不稳定性来不断增长和缩短,从而牵引染色体运动。
在生殖医学领域,卵母细胞冷冻保存技术作为辅助生殖技术的重要组成部分,近年来取得了进展。尤其是针对成熟卵母细胞纺锤体的冷冻保存研究,不仅关乎女性生育能力的保存,还涉及到遗传学的稳定性和安全性。成熟卵母细胞,即处于第二次减数分裂中期(MII期)的卵母细胞,其内部包含一个高度复杂且精细的纺锤体结构。纺锤体由微管组成,这些微管通过动态变化,将染色体紧密地联系在一起,并确保在细胞分裂过程中染色体的正确分离。成熟卵母细胞的纺锤体对温度变化和机械刺激极为敏感,这使得其冷冻保存过程充满了挑战。纺锤体形成缺陷是多种遗传疾病的共同特征。ICSI纺锤体卵细胞评价
研究纺锤体的结构和功能有助于深入了解细胞分裂的复杂机制。美国卵母细胞纺锤体揭示卵母细胞关键结构
冷冻电镜技术(Cryo-EM)近年来在结构生物学领域取得了重大突破,也为纺锤体卵冷冻研究提供了新的视角。通过将生物样品冷冻至极低温并在电子显微镜下进行观察和成像,冷冻电镜能够揭示生物大分子的高分辨率结构,包括纺锤体微管等精细结构。这一技术不仅克服了传统电镜技术对样品制备的严格要求,还能够在接近生理状态下观察纺锤体的形态和功能,为无损观察纺锤体提供了强有力的技术支持。无损观察纺锤体技术能够实时监测冷冻过程中纺锤体的形态变化,从而准确评估冷冻保存的效果。通过对比冷冻前后纺锤体的形态和稳定性,研究者可以优化冷冻保护剂的配方和浓度,以及改进冷冻程序,减少冷冻损伤,提高解冻后卵母细胞的存活率和发育潜能。美国卵母细胞纺锤体揭示卵母细胞关键结构
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