非均质卵胞质的可变分区决定了二细胞期卵裂球的不同发育潜能

在小鼠和人类的受精过程中，最初的两个卵裂球并不等同，其中一个会产生比另一个更多的上胚层细胞（不均衡性）；因此，它们不具备同等的全能性。关于其原因的研究忽视了上胚层不均衡性之前存在受精不均衡性，因为在自然界中，精子优先在靠近动物-植物极中线（赤道）的动物半球使卵母细胞受精。我们提出了一个假设，即这两种不均衡性相互关联，并将其分解为可检验的预测。如果这两种不均衡性相互依赖，那么改变精子进入卵母细胞的位置应改变上胚层不均衡性的程度。因此，我们通过ICSI技术使小鼠卵母细胞在植物半球和赤道区受精，从而平衡了受精不均衡性。将所得胚胎在2细胞阶段进行分割，并分析源自姐妹卵裂球的双胞胎囊胚。尽管上胚层基因的mRNA水平相似，但双胞胎囊胚在上胚层功能上存在差异，这通过NANOG蛋白表达和胚胎干细胞衍生能力来衡量，且在赤道区受精的卵母细胞产生的上胚层不均衡性更大。除了卵质分子组成的差异外，没有更简单的方式解释这种位置效应，而且这种差异应在第一次合子分裂时被不均等地分配。我们通过测量第一次合子分裂相对于ICSI位点的方向，以及使用半细胞蛋白质组学分析分割后卵母细胞半球的组成来检验这些预测。由于我们发现半球的组成因分割轴而异，且第一次分裂的角度是可变的，因此我们提出，非均质卵质的可变分配为上胚层不均衡性奠定了基础。这些结果重新揭示了卵母细胞分子结构对哺乳动物胚胎发生的作用，而该物种的发育此前被认为主要是调节性的。