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前沿丨动科院熊波课题组在动物卵子质量控制研究方向取得新突破

2021-09-28 来源:动物科技学院(含无锡渔业学院) 作者:苗义龙 图片:

近日,我校动物科技学院熊波课题组在Science Advances上发表题为The cohesin stabilizer Sororin drives G2-M transition and spindle assembly in mammalian oocytes的研究论文,解析了染色体黏合素稳定因子Sororin通过保护细胞周期蛋白Cyclin B2免受APCCdh1降解以驱动哺乳动物卵母细胞G2-M转换和纺锤体组装的独特调控机制。

雌性哺乳动物产生成熟卵子是一个漫长、复杂且不连续的减数分裂过程。处于生发泡(germinal vesicle,GV)期的未成熟卵母细胞停滞在第一次减数分裂前期(G2期),可见明显细胞核(生发泡)。动物性成熟后,在促性腺激素的作用下,卵母细胞发生生发泡破裂(germinal vesicle breakdown,GVBD),即G2-M转换,恢复第一次减数分裂进程。随后,微管开始形成纺锤体,伴随同源染色体整齐排列在赤道板,进入第一次减数分裂中期(metaphase I, MI);接着,卵母细胞在第一次减数分裂后期(anaphase I, AI)发生同源染色体分离,排出第一极体,再次停滞在第二次减数分裂中期(metaphase II, MⅡ),成为成熟卵子,等待受精。

该研究中,为了探索Sororin在卵母细胞减数分裂过程中的作用,研究人员首先观察了卵母细胞发育成熟的两个关键事件,G2-M转换(减数分裂恢复)和第一极体排出(减数分裂成熟)。结果显示Sororin缺失导致卵母细胞G2-M转换受损和成熟率下降。进一步检测G2-M转换相关调节分子的蛋白水平,发现细胞周期蛋白Cyclin B2在Sororin缺失卵母细胞中显著减少,而表达外源Cyclin B2能挽救G2-M转换缺陷。此外,实验表明Sororin与Cyclin B2在卵母细胞中存在相互作用,提示Cyclin B2是Sororin的下游效应因子。同时,研究人员发现Sororin缺失的卵母细胞呈现出与Cyclin B2缺失相似的纺锤体形态异常,明确了Cyclin B2介导Sororin在纺锤体组装中的功能。最后,研究人员阐明了Sororin缺失引起Cyclin B2蛋白量下降的分子机制,证明Sororin可保护Cyclin B2免受E3泛素连接酶APCCdh1的降解以维持其正常蛋白水平,从而驱动卵母细胞G2-M转换和纺锤体组装,并且这一作用机制在小鼠和猪卵母细胞中是保守的。

综上所述,该研究揭示了黏合素稳定因子Sororin在减数分裂中作为哺乳动物卵母细胞G2-M转换和纺锤体组装调控因子的非经典功能,拓展了人们对染色体黏合蛋白所参与生物学过程的认知,同时也为研究人类和家畜卵母细胞减数分裂成熟障碍的发生原因提供了新的思路和理论依据。

动物科技学院博士周长银为该研究的第一作者,熊波教授为通讯作者,博士张雪、师资博士后苗义龙和博士生张玉、李誉也参与了该项研究。该研究得到了国家自然科学基金优秀青年科学基金的资助。

原文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abg9335

校对:胡晓璐

编辑:赵烨烨

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