Aneuploidie, die durch Fehler in der Chromosomentrennung entsteht, ist die Hauptursache für frühe Fehlgeburten und steht in engem Zusammenhang mit Fehlern in der Meiose1. Die Meiose unterscheidet sich von der Mitose dadurch, dass sie aus zwei Zellteilungsrunden ohne einen dazwischenliegenden DNA-Replikationsschritt besteht. In der Meiose I trennen sich homologe Chromosomen, während Schwesterchromatiden zusammen bleiben. In Eizellen ist dieser Schritt fehleranfällig und führt zur Produktion von aneuploiden Eizellen2.
Um Fehler bei der Chromosomentrennung zu vermeiden, aktivieren die meisten Zelltypen einen Überwachungsmechanismus, der den Zellzyklus anhält, den sogenannten Spindle Assembly Checkpoint (SAC). Dieser Mechanismus erkennt Kinetochor (KT)-Mikrotubuli (MT) -Anhaftungen und die Spannung wird erzeugt, wenn Chromosomen bipolar ausgerichtet sind3. Ungebundene Kinetochoren lösen eine SAC-Reaktion aus, die mit der Rekrutierung von MPS1, dem Master-Regulator des SAC, zu den Kinetochoren 3,4 beginnt. MPS1 initiiert die Rekrutierung anderer SAC-Komponenten und fungiert als Plattform für die Bildung des mitotischen Checkpoint-Komplexes (MCC). Das MCC, bestehend aus MAD1, MAD2, BUB3 und BUBR1, diffundiert in das Zytoplasma und hemmt die APC/C-Aktivierung, indem es seinen Aktivator CDC20 sequestriert. Sobald alle Kinetochoren stabil an MTs gebunden sind und die Chromosomen an der Metaphasenplatte ausgerichtet sind, wird der SAC zum Schweigen gebracht, und der MCC zerlegt und setzt CDC20 frei, wodurch eine APC/C-Aktivierung ermöglicht wird. Aktives APC/C baut Securin und Cyclin B ab, zwei wichtige Schritte bei der Auslösung des Beginnsder Anaphase 5,6. In somatischen Zellen ist das SAC stringent, da es durch ein einzelnes, nicht gebundenes Kinetochor aktiviert wird und ausreicht, um einen Zellzyklusstillstand zu induzieren6. Während der Meiose der Oozyten ist die SAC jedoch freizügiger, und die Eizellen können mit einer oder mehreren ungebundenen Kinetochorenin die Anaphase I eintreten 6,7,8,9,10. Zu verstehen, warum die SAC in Eizellen freizügiger ist, ist ein fortlaufender Schwerpunkt in diesem Bereich. Mechanismen, die Defekte in der SAC-Aktivierung oder SAC-Stummschaltung verursachen, können zu Fehlern in der Chromosomentrennung oder zu einem verlängerten Zellzyklusstillstand und Zelltod führen. Daher ist die Bewertung der Mechanismen, die die SAC-Integrität in Eizellen aufrechterhalten, wichtig, um den Prozess der Bildung gesunder, euploider Eizellen zu verstehen.
Dieses Protokoll beschreibt Techniken zur umfassenden Bewertung der SAC-Integrität in der Meiose von Maus-Eizellen durch die Untersuchung verschiedener kritischer Schritte des Checkpoints. Zunächst wird die Auswertung der SAC-Antwort nach Induktion der SAC-Aktivierung beschrieben. Diese Aktivierung wird durch die Erzeugung von ungebundenen Kinetochoren unter Verwendung von Nocodazol erreicht, einem Medikament, das MTs11 depolymerisiert. Zweitens wird eine Methode zur Überwachung der SAC-Stummschaltung beschrieben, indem die Dynamik des Securin-Abbaus während der Eizellreifung verfolgt wird. Schließlich wird ein Immunfluoreszenz-basierter Assay verwendet, um die Rekrutierung von MAD2, einer der MCC-Komponenten, zu Kinetochoren zu messen. Zusammen bewerten diese Assays umfassend die SAC-Integrität während der meiotischen Reifung der Eizellen.