1月9日，南京農業大學動物科技學院孫少琛課題組在Science China Life Sciences期刊在線發表了題為：Insufficient MIRO1 contributes to declined oocyte quality during reproductive aging的研究論文，該研究報道了線粒體運輸蛋白MIRO1在豬等哺乳動物卵母細胞減數分裂中的關鍵作用及其表達不足影響衰老卵母細胞成熟質量下降的潛在機理。

家畜繁殖力極大依賴于卵母細胞成熟質量，然而高齡往往會導致家畜卵母細胞質量下降造成繁殖障礙。高齡母豬繁殖力下降，進而影響生產性能導致淘汰，是影響畜牧生產經濟效益的重要因素。因此，研究高齡影響卵子成熟質量的分子機理具有重要意義。在卵母細胞成熟過程中，需要經歷減數分裂恢復和極體排出這兩個重要事件。微管組織中心遷移并擠壓核膜促進其內陷是減數分裂恢復的關鍵步驟之一；中期紡錘體組裝與同源染色體分離是極體排出的保障。卵母細胞紡錘體組裝需要微管成核蛋白如Ran、TPX2和Aurora A及微管驅動蛋白Kinesin家族成員的調節。線粒體是卵母細胞中負責能量供應的細胞器，正常的線粒體功能對于保證卵母細胞減數分裂恢復和極體排出至關重要。而老化卵母細胞的主要特征之一是線粒體功能失調，包括線粒體動力學異常和線粒體自噬能力下降等。

線粒體運輸蛋白MIRO1是近幾年新發現的Rho GTP酶成員，多項重要研究表明其與線粒體功能有關，通過連接線粒體與馬達蛋白kinesin和dynein調節線粒體沿微管的運輸。MIRO1還通過調控線粒體融合蛋白MFN及分裂蛋白DRP1影響線粒體動力學；此外，MIRO1也被報道為線粒體自噬的重要調節因子。然而，其對線粒體自噬的促進還是抑制作用仍然存在爭議，此外MIRO1在豬等哺乳動物卵母細胞成熟中的功能并不清楚。

本研究發現MIRO1在豬卵母細胞成熟過程中均有表達，且定位在線粒體附近。在豬卵母細胞中破壞MIRO1活性引起極體排出失敗，初步結果發現豬卵母細胞GV期和MI期微管的組裝受到影響，MI期線粒體分布異常。進一步研究發現在高齡卵母細胞中MIRO1表達降低，暗示老化卵母細胞質量下降與MIRO1功能失調有關。進一步采用模式動物研究相關調控機制，發現MIRO1缺失引起的卵母細胞成熟缺陷可以通過注射外源性MIRO1 mRNA挽救。質譜數據表明MIRO1與多種微管和線粒體相關蛋白有關。在卵母細胞生發泡時期，MIRO1通過調節Dynein介導的MTOC動力學影響后續減數分裂恢復；在卵母細胞第一次減數分裂中期，MIRO1通過調節Aurora A和驅動蛋白KIF11影響卵母細胞減數分裂紡錘體組裝。此外，免疫共沉淀實驗發現MIRO1與線粒體相關蛋白DRP1結合調節卵母細胞線粒體分裂、與Parkin和LAMP2互作進而促進線粒體自噬。

這些發現揭示了MIRO1在哺乳動物卵母細胞中除了參與線粒體調節的傳統功能外，不僅具有調控微管動力學介導的減數分裂恢復和紡錘體組裝的新功能，并且MIRO1表達不足可能是老化卵母細胞成熟質量下降的重要原因。本項研究為高齡引起的母畜繁殖力下降提供了分子解析。

南京農業大學已畢業博士研究生、煙臺毓璜頂醫院助理研究員潘振楠為該研究的第一作者，孫少琛教授為通訊作者。該課題得到國家重點研發計劃（2023YFD1300502）、中央高校優秀青年團隊/濱江基石計劃（KYT2024002，KJJQ2024003）、國家自然科學基金（32370908）的資助。

原文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-024-2700-5