细胞分裂是一项时时刻刻都在发生的生理过程，我们身体中不同的细胞有着长短不一的分裂时间。

而制造生殖细胞——精子的减数分裂过程需要大约14天的时间。其中足足有6天是在被称为粗线期(pachytene)的阶段中度过的，在这一时期，已完成染色体联会的两条同源染色体互相紧靠，进而缠绕在一起，基质开始附着到染色丝上，成为一条短而粗的染色体。

宾夕法尼亚大学兽医学院的生物学家P. Jeremy Wang说:“这一阶段非常重要，因为这对染色体需要对在一起，以交换这两条染色体之间的遗传物质。”

“如果在这个阶段出现任何问题，可能会导致减数分裂的缺陷和由此产生的精子出现问题，导致不孕不育、妊娠失败或出生缺陷。”

在《科学进展》(Science Advances)的一篇新论文中，Wang和他的同事们发现了一种酶，这种酶在减数分裂的粗线期对维持染色体配对起着至关重要的作用。

没有这种名为SKP1的蛋白质，减数分裂就不能进行到四分体时期(metaphase)，这是下一个主要的发育阶段，与精子细胞的产生有关。

这一发现可能有助于克服治疗某些类型男性不育症的障碍。在这些类型的不育症中，男性不产生精子，但可以在其体内发现精子的前体细胞——精原细胞。

“像体外受精这样的生殖技术已经为不孕患者带来了巨大的改变，但男性至少需要有一些精子，”Wang说。

“如果男性没有精子，那么唯一的选择就是使用捐赠的精子。但如果你能找到这些精原细胞，减数分裂前的生殖细胞，它们就能被诱导进行减数分裂并产生精子。所以SKP1可能是确保减数分裂继续的解决方案的一部分。”

(图2：skp1缺失的精母细胞存在早衰染色体不联会和早熟的粗线期退出现象。)

(图4：SKP1的缺失破坏了精母细胞的减数分裂重组。)

(图5：SKP1是维持产后卵母细胞所必需的。)

Wang还希望他的发现能够对精子发育的基础研究有所帮助，这也是他和其他许多实验室所追求的。

“现在我们用动物做研究;我们没有一个细胞培养系统来产生精子，”他说。

“通过对SKP1及其作用途径的调控，我们可以建立一个体外系统来人工产生精子，这对我们的研究来说是一个福音。”

这份报告代表了Wang近十年的研究成果，由Wang的博士后研究员Yongjuan Guan领导，主要贡献来自前博士后Mengcheng Luo。

在进行了筛选试验以寻找配对染色体在减数分裂的粗线期聚集的区域中发现的蛋白质之后，研究小组开始关注SKP1。

从早期的研究中，研究人员已经知道SKP1也在全身的细胞分裂中起作用，而不仅仅是精子和卵子。没有它，细胞就会死亡。

在经过老鼠实验后，他们发现，去掉SKP1会导致染色体过早分离。

小鼠在粗线期的正常配对过程需要6天，而在失去SKP1的细胞中，成对的染色体早得多就分离了。

科学家曾假设存在四分体时期获能因子，或细胞进入四分体时期所需的一些蛋白质。研究人员认为SKP1就是他们所正在寻找的。

虽然在精子前体细胞中引入一种称为冈田软海绵酸(okadaic acid)的化合物可以诱导它们提前进入四分体时期，但缺乏SKP1的细胞没有进入四分体时期。

在培育卵子的实验中，研究人员发现雌性也需要SKP1来维持卵子的存活。

缺乏SKP1的卵母细胞通过减数分裂发育成成熟的卵子，并发育出未对齐的染色体，其中许多最终丢失。

在未来的工作中，研究人员想要更深入地研究SKP1的作用机制，以确保细胞可以发展到四分体时期，并最终通过操纵它来找到解决不孕问题的策略和创新的实验室技术。

“现在我们知道SKP1是必需的，我们正在寻找它与上游和下游相互作用的蛋白质，这样我们就可以研究这一途径。”Wang说。

参考资料：

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200325212205.htm

https://advances.sciencemag.org/content/6/13/eaaz2129/tab-figures-data

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