Offering insights into a long-stand

Offering insights into a long-standing and mysterious bias in biology, a new study reveals how and why mitochondria are only passed on through a mother's egg -- and not the father's sperm. What's more, experiments from the study show that when paternal mitochondria persist for longer than they should during development, the embryo is at greater risk of lethality.

Harbored inside the cells of nearly all multicellular animals, plants and fungi are mitochondria, organelles that play an important role in generating the energy that cells need to survive. Shortly after a sperm penetrates an egg during fertilization, the sperm's mitochondria are degraded while the egg's mitochondria persist. To gain more insights into this highly specific degradation pattern, Qinghua Zhou et al. used electron microscopy and tomography to study sperm mitochondria (or paternal mitochondria) in Caenorhabditis elegans, a type of roundworm, during early stages of development.

Intriguingly, the paternal mitochondria were found to partially self-destruct before the mitochondria were surrounded by autophagosomes, which target components within a cell and facilitate their degradation. This suggests that another mechanism, something within the paternal mitochondrion itself, initiates the degradation process. RNA analysis of paternal mitochondria during early stages of embryonic development hinted that it is the cps-6 gene that facilitates this process, which the team confirmed by studying sperm lacking cps-6; without it, paternal mitochondria remained significantly later into the development stage.

Further investigation suggests that the enzyme that cps-6 encodes first breaks down the interior membrane of the paternal mitochondria before moving to the space within the inner membrane to breakdown mitochondrial DNA. When the researchers engineered paternal mitochondria to breakdown during later stages of development, this increased the chances that the embryo would not survive, suggesting that the transmission of paternal mitochondria is an evolutionary disadvantage.

Collectively, results from this study suggest that cps-6 plays a key role in initiating the self-destruction of paternal sperm, which likely benefits the embryo.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ให้ลึกยาวนาน และลึกลับอคติในชีววิทยา ศึกษาใหม่แสดงให้เห็นอย่างไร และทำไม mitochondria มีเฉพาะผ่านบนไข่ของแม่ - และตัวอสุจิของพ่อไม่ มีอะไรเพิ่มเติม การทดลองจากการศึกษาแสดงว่า เมื่อบิดา mitochondria ยังคงอยู่มานานกว่าที่ควรในระหว่างการพัฒนา ตัวอ่อนเป็นความเสี่ยงมากขึ้นของ lethalityHarbored ภายในเซลล์ของสัตว์หลายเซลล์ที่เกือบทั้งหมด พืชและเชื้อรามี mitochondria ออร์แกเนลล์ที่มีบทบาทสำคัญในการสร้างพลังงานที่เซลล์ต้องการเอาตัวรอด ไม่นานหลังจากที่อสุจิซึมไข่ระหว่างปฏิสนธิ mitochondria ของอสุจิจะสลายตัวในขณะที่ยังคงอยู่ใน mitochondria ของไข่ ข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมในรูปแบบนี้ลดเฉพาะ โจวคิงฮัว et al.ใช้ชาวดัตช์และตรวจเอกซเรย์เพื่อศึกษา mitochondria สเปิร์ม (หรือบิดา mitochondria) ใน Caenorhabditis elegans ชนิดของ roundworm ในระหว่างการพัฒนาอินเตอร์ mitochondria บิดาพบว่าทำลายตัวเองบางส่วนก่อน mitochondria ถูกล้อมรอบ ด้วย autophagosomes ซึ่งเป้าหมายส่วนประกอบภายในเซลล์ และช่วยย่อยสลายของพวกเขา นี้แสดงให้เห็นว่า กลไกอื่น บางสิ่งบางอย่างภายใน mitochondrion บิดาตัวเอง เริ่มกระบวนการย่อยสลาย วิเคราะห์ RNA ของ mitochondria บิดาในช่วงแรก ๆ ของการเจริญนัยว่า เป็นยีน cps-6 ที่ช่วยในกระบวนการนี้ ซึ่งทีมยืนยัน โดยการศึกษาอสุจิขาด cps-6 โดยไม่ได้ mitochondria บิดายังคงอยู่ในภายหลังอย่างมากในการพัฒนาการสืบสวนเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่า เอนไซม์นี้ cps-6 ที่ encodes แบ่งแรกลงภายในเมมเบรนของ mitochondria บิดาก่อนที่จะย้ายไปพื้นที่ว่างภายในเยื่อภายในการแบ่งจื่อ เมื่อนักวิจัยวิศวกรรมบิดา mitochondria จะสลายในช่วงระยะหลังของการพัฒนา เพิ่มโอกาสที่ตัวอ่อนจะรอด บอกว่า ส่งของ mitochondria บิดาเป็นข้อเสียที่วิวัฒนาการโดยรวม ผลจากการศึกษานี้แนะนำว่า cps-6 มีบทบาทสำคัญในการเริ่มต้นทำลายตนเองของบิดา สเปิร์มซึ่งมีแนวโน้มผลประโยชน์ตัวอ่อน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

นำเสนอข้อมูลเชิงลึกยาวนานและอคติลึกลับในทางชีววิทยาการศึกษาใหม่เผยให้เห็นวิธีการและเหตุผล mitochondria จะถูกส่งผ่านเพียงผ่านไข่ของแม่ - และไม่สเปิร์มของพ่อ มีอะไรมากกว่าการทดลองจากการศึกษาแสดงให้เห็นว่าเมื่อ mitochondria พ่อยังคงมีอยู่ได้นานกว่าที่ควรจะเป็นในระหว่างการพัฒนาตัวอ่อนที่มีความเสี่ยงมากขึ้นของการตาย.

เก็บงำภายในเซลล์ของเกือบทั้งหมดสัตว์เซลล์พืชและเชื้อราที่มี mitochondria อวัยวะที่เล่น บทบาทสำคัญในการสร้างพลังงานที่เซลล์ต้องการเพื่อความอยู่รอด ไม่นานหลังจากที่สเปิร์มแทรกซึมไข่ในระหว่างการปฏิสนธิ mitochondria สเปิร์มที่มีการสลายตัวในขณะที่ mitochondria ไข่ยังคงมีอยู่ เพื่อให้ได้รับข้อมูลเชิงลึกมากยิ่งขึ้นในรูปแบบของการย่อยสลายที่เจาะจงมากนี้ Qinghua โจว, et al กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนใหม่และเอกซ์เรย์เพื่อการศึกษา mitochondria สเปิร์ม (หรือ mitochondria พ่อ) ใน elegans Caenorhabditis ประเภทของพยาธิตัวกลมในระหว่างขั้นตอนแรกของการพัฒนา.

Intriguingly ที่ mitochondria พ่อพบว่าบางส่วนทำลายตัวเองก่อนที่จะ mitochondria ที่ถูกล้อมรอบด้วย autophagosomes ซึ่ง กำหนดเป้าหมายส่วนประกอบภายในเซลล์และอำนวยความสะดวกในการย่อยสลายของพวกเขา นี้แสดงให้เห็นว่ากลไกอื่นบางสิ่งบางอย่างภายใน mitochondrion ตัวพ่อตัวเองเริ่มต้นกระบวนการย่อยสลาย วิเคราะห์อาร์เอ็นเอของ mitochondria บิดาในระหว่างขั้นตอนแรกของการพัฒนาของตัวอ่อนพูดเป็นนัย ๆ ว่ามันเป็นยีน CPS-6 ที่อำนวยความสะดวกในขั้นตอนนี้ทีมที่ได้รับการยืนยันโดยการศึกษาอสุจิขาด CPS-6; โดยไม่ได้ mitochondria พ่อยังคงอยู่อย่างมีนัยสำคัญต่อมาเข้าสู่ขั้นตอนการพัฒนา.

การสอบสวนเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าเอนไซม์ที่ CPS-6 encodes แบ่งลงเป็นครั้งแรกเยื่อภายในของ mitochondria บิดาก่อนที่จะย้ายไปยังพื้นที่ที่อยู่ในเยื่อหุ้มชั้นในการสลายยลดีเอ็นเอ เมื่อนักวิจัยวิศวกรรม mitochondria บิดาเสียในระหว่างขั้นตอนต่อมาของการพัฒนานี้เพิ่มขึ้นโอกาสที่ตัวอ่อนจะไม่รอดชี้ให้เห็นว่าการส่งผ่านของ mitochondria บิดาเป็นข้อเสียวิวัฒนาการ.

โดยรวมแล้วผลที่ได้จากการศึกษาครั้งนี้ชี้ให้เห็นว่า CPS-6 เล่น บทบาทสำคัญในการเริ่มต้นการทำลายตัวเองของสเปิร์มของบิดาซึ่งมีแนวโน้มที่เป็นประโยชน์ต่อตัวอ่อน