CNSH. Trần Nhật Ánh Dương – IVFMD Tân Bình

Giới thiệu
Ở noãn, sự xuất bào của các hạt vỏ (cortical granules-CG) tác động lên màng trong suốt (zona pellucida-ZP) nhằm ngăn chặn không cho tinh trùng xâm nhập vào ZP, để tránh hiện tượng đa thụ tinh. CG có nguồn gốc từ bộ máy Golgi và di chuyển về phía rìa màng bào tương trong quá trình trưởng thành noãn. Ở noãn chuột, sự vận chuyển CG đến rìa noãn bào phụ thuộc vào mạng lưới actin trong tế bào chất của noãn. Một nghiên cứu gần đây đã ghi nhận hai con đường vận chuyển các CG từ trung tâm noãn đến ngoại vi trong quá trình giảm phân. Một phụ thuộc vào chuyển động của myosin dọc theo các sợi actin và loại còn lại dựa vào liên kết CG với các túi Rab11a để giúp đến vùng rìa của noãn. Những khiếm khuyết trong hai con đường này đều có thể dẫn đến đa thụ tinh.

Trước đây, nhóm tác giả đã từng báo cáo về ovastacin, một metalloendopeptidase kẽm được xác định là dấu hiệu nhận biết sự hiện diện của CG ở noãn động vật có vú. Nó được giải phóng trong quá trình xuất bào và phân cắt ZP2 trong ZP để ngăn chặn sự liên kết của tinh trùng nhằm ngăn chặn đa thụ tinh. Tuy nhiên, những hiểu biết hiện tại về cơ chế giúp cố định CG tại vùng rìa noãn vẫn còn nhiều hạn chế. Vì vậy, mục tiêu của bài nghiên cứu này nhằm tìm hiểu sâu hơn đặc tính sinh học của CG bằng cách sử dụng hình ảnh có độ phân giải cao và siêu phân giải với ovastacin như một điểm đánh dấu huỳnh quang. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành mô tả động lực học của CG ở độ phân giải hạt đơn trong noãn của chuột chuyển gen. Các phương thức chụp ảnh mới được phát triển cung cấp một cái nhìn chưa từng có về động lực học của các CG gần màng sinh chất trong noãn chuột.

Kết quả:

• CG của chuột phân bố ở vùng rìa noãn: Qua các quan sát dưới kính hiển vi đồng tiêu điểm và những hình ảnh có độ phân giải cao, nhóm tác giả đã ghi nhận được sự tương tác, liên kết của CG với khung xương tế bào actin trong vùng vỏ noãn trước khi xuất bào.
• Việc cố định các CG ở vùng ngoại vi noãn đòi hỏi sự hiện diện của MATER: Phức hợp SCMC (subcortical maternal complex) được hình thành ở vùng dưới màng noãn bào trong quá trình sinh noãn và gồm ít nhất năm thành phần trong đó có MATER và FLOPED. Bằng các thử nghiệm chức năng nhằm xác nhận vị trí ngoại vi của SCMC và CG trong noãn đã phát triển hoàn chỉnh hoặc đã phóng noãn, nhóm tác giả đã xác định được MATER là cần thiết để giữ các CG ở vị trí ngoại vi, gần màng noãn. Tuy nhiên, việc cố định CG trong vùng rìa noãn bằng MATER liệu có đủ để tạo các tương tác trực tiếp hay gián tiếp với các protein hiện diện trên màng CG hay không hiện vẫn chưa được biết rõ.
• Để được vận chuyển đến màng sinh chất, CG phải được liên kết với myosin IIA (Non-muscle myosin IIA).
• Giải phóng actin CG trước khi xuất bào: Actin CG tạo ra một hàng rào để cố định CG tại vị trí rìa noãn, các tế bào phải dọn sạch chúng trước khi các CG có thể hợp nhất với màng noãn. Nhóm nghiên cứu đã ghi nhận được một mạng lưới actin dày đặc bên dưới màng sinh chất của noãn, nơi phân bố các CG. Sự phá vỡ của actin CG trong noãn chuột dẫn đến sự gia tăng các CG đến gần màng sinh chất trước khi xuất bào. Một hoặc hai đồng dạng myosin II có thể tạo ra các lực co bóp linh hoạt trên các CG, điều này sẽ thúc đẩy sự giải phóng actin rìa noãn trong quá trình xuất bào.
• MATER, một thành phần của SCMC, và myosin IIA tham gia vào quá trình trao đổi ở CG và xuất bào kịp thời để ngăn chặn đa thụ tinh ở noãn chuột. Nếu có bất cứ bất thường nào ở MATER hay myosin IIA sẽ gây nên suy giảm trong sự trao đổi và làm chậm quá trình xuất bào dẫn đến hiện tượng đa thụ tinh.

 
Mô hình động lực học của CG tại vùng rìa màng sinh chất để ngăn chặn hiện tượng đa thụ tinh ở noãn chuột. MATER cố định các CG bên dưới màng sinh chất của noãn, nơi chúng liên kết với myosin IIA. Trong quá trình thụ tinh và hoạt hoá noãn, actin sẽ được dọn sạch và các CG di chuyển đến màng sinh chất. Sự kết hợp của các CG rìa noãn tại màng sinh chất sẽ giải phóng chất chứa trong nó, bao gồm kẽm và ovastacin metalloendopeptidase, vào khoảng không gian ngoại bào. Các thành phần này giúp ngăn cản sự xâm nhập của tinh trùng vào ma trận zona và phân cắt ZP2 để đảm bảo thụ tinh giữa một noãn và một tinh trùng.

KẾT LUẬN
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc cố định của các CG phụ thuộc vào MATER và ghi nhận rằng myosin IIA cần thiết cho quá trình vận chuyển CG đến màng sinh chất. Bên cạnh đó, họ đã tiến hành quan sát sự giải phóng cục bộ của actin CG trong quá trình xuất bào và xác định rằng sự gián đoạn quá trình vận chuyển đến màng sinh chất sẽ làm suy yếu sự xuất bào của các CG và dẫn đến hiện tượng đa thụ tinh. Do đó, sự điều hòa động lực học của các CG tại vùng rìa màng noãn bào là rất quan trọng đối với quá trình xuất bào và ngăn đa thụ tinh.
 
Nguồn: Vogt, E. J., Tokuhiro, K., Guo, M., Dale, R., Yang, G., Shin, S. W., ... & Dean, J. (2019). Anchoring cortical granules in the cortex ensures trafficking to the plasma membrane for post-fertilization exocytosis. Nature communications, 10(1), 1-13.

Từ khóa: Cơ chế cố định các hạt vỏ ở vùng rìa màng bào tương noãn trước khi xuất bào để ngăn sự đa thụ tinh