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在有丝分裂的中期,基因转录受到抑制,大部分转录因子从染色体上脱落:然而有研究发现,在有丝分裂中期染色体上存在转录因子或其亚基的残留,这种转录因子在中期染色体上的残留被认为是细胞记忆的机制之一。受精卵和早期胚胎具有发育的全能性,卵子受精后启动了新的基因表达模式,检测卵母细胞和早期胚胎中期染色体上是否存在转录因子的残留是一个有意义的研究课题。本论文以TBP转录因子为例,采用体外转录的方法制备EGFP-TBP mRNA,并将其注射到处于减数分裂各个不同时期的卵母细胞和早期胚胎中,研究TBP蛋白在减数分裂和胚胎发育早期的有丝分裂过程中的动力学变化,结果如下:
1.减数分裂过程中,在GV期卵母细胞内有大量的TBP被募集到染色质上,但到了GVBD期,卵母细胞染色体上的TBP被解离下来,散在分布于整个细胞质内,到MⅡ期,TBP依然在卵母细胞胞质内呈散在分布。
2.在对1-细胞期胚胎细胞质注射EGFP-TBP mRNA后,发现在1-细胞期时,处于分裂间期的染色质上结合有大量的TBP,而在分裂中期的染色体上只结合有极少量的TBP;在2-细胞期时,处于分裂间期的染色质上结合有大量的TBP,而处于分裂中期的染色体上也显著地结合有TBP,但分裂中期染色体上所结合的TBP量比分裂问期染色质上结合的量要少;在随后的囊胚期以前的各个发育时期里,TBP表现出了与2-细胞期类似的动力学变化特征,即在分裂间期有大量的TBP结合在染色质上,在分裂中期也可观察到有一定量的TBP结合在染色体上,但结合在染色体上的TBP的量明显比分裂间期的染色质上的结合量要小。在对2-细胞期胚胎单个卵裂球胞质注射EGFP-TBP mRNA后,也观察到从2-细胞期到囊胚,分裂间期的染色质上结合有大量的TBP,分裂中期的染色体上也显著地结合有TBP,但结合量比分裂间期染色质上的结合量要小。
3.1-细胞期胚胎在注射融合蛋白mRNA后,胚胎发育至2-细胞的能力未受到影响,但发育至4-细胞期的比率显著下降,只有极少数(10%)胚胎能够发育至4-细胞期以上。2-细胞期胚胎单个卵裂球注射融合蛋白mRNA后,同样发现胚胎发育至4-细胞期的能力显著下降。研究还发现,在注射融合蛋白mRNA后,胚胎发育时程减慢。
综上所述,TBP在减数分裂与有丝分裂过程中的动力学变化是不同的。在有丝分裂过程中,分裂中期的染色体上可以检测到TBP的残留;但在减数分裂过程中,分裂中期的染色体上几乎检测不到TBP的残留。在受精卵发生第一次有丝分裂的过程中,分裂中期染色体上仅可检测到微量的TBP残留;而在随后的有丝分裂过程中,分裂中期染色体上可以显著地检测到TBP的残留。