前沿 | 动科院孙少琛课题组揭示FMNL2在卵母细胞成熟中的调控机制

2024-05-16 来源:动物科技学院(含无锡渔业学院) 作者:潘梦浩,孙少琛 图片:

5月15日,南京农业大学动科学院孙少琛课题组在国际知名期刊eLife期刊发表了题为FMNL2 regulates actin for ER and mitochondria distribution in oocyte meiosis 的研究论文,该研究解析了FMNL家族成员FMNL2在猪和小鼠等哺乳动物卵母细胞成熟过程中通过调节微丝骨架参与内质网和线粒体分布的重要功能。

家畜卵母细胞减数分裂成熟是成功受精和早期胚胎发育的关键,任何过程出现错误都会导致繁殖缺陷。不同于体细胞,雌性配子卵母细胞的成熟是一种独特的不对称分裂,这一生物学事件产生一个大的卵子和一个小的极体。这种不对称性可以保留卵母细胞中大多数母源成分和营养物质,用于受精后的早期胚胎卵裂,直到合子基因组激活。肌动蛋白组成的微丝能够介导纺锤体迁移,是卵母细胞不对称分裂的关键步骤,揭示卵母细胞成熟过程中肌动蛋白的调控机理及关键因子,有利于为家畜卵子质量提升提供理论支撑。近年来,Arp2/3复合物、Formin家族等被发现是参与微丝成核的关键因子。Arp2/3复合物主要负责分支状微丝成核;而Formin主要参与线性微丝成核。其中,Formin家族主要被分为DIAPH、DAAM、FHOD、FMNL和FMN等亚家族。

FMNL2(也被称为FHOD2)在哺乳动物细胞中普遍表达,与其他Formin蛋白家族成员类似,作为重要的微丝成核因子,FMNL2在细胞迁移、细胞分裂和细胞极性中发挥重要作用。先前一项研究表明,FMNL2能够加速由Arp2/3复合物介导的分枝状微丝延伸,通过调控微丝组装影响细胞迁移和上皮-间质转化,这暗示了FMNL2与Arp2/3协调发挥作用。但FMNL2在卵母细胞中的功能及调控机制还未完全清楚。

在本研究中,作者发现FMNL2在猪卵母细胞中主要富集于卵母细胞皮质区域。通过抗体注射破坏FMNL2蛋白活性后,猪卵母细胞微丝表达下降、纺锤体无法定位在皮层区、内质网和线粒体分布异常等表型。进一步采用模式动物模型通过活细胞成像技术观察减数分裂中纺锤体迁移的动态过程,发现FMNL2的缺失可导致纺锤体迁移失败,进而影响纺锤体定位;基于质谱分析,作者鉴定出大量与FMNL2潜在互作相关的微丝、内质网和线粒体相关蛋白,配合后续免疫共沉淀和功能性验证实验表明,FMNL2可以同时协调Arp2/3复合物和Formin2参与微丝介导的纺锤体迁移;FMNL2调控INF2和Cofilin控制内质网应激水平和线粒体膜电位。

本研究在前期发现的基础上,揭示了FMNL2介导的肌动蛋白除了调控纺锤体迁移的传统功能和机制外,还能够参与内质网和线粒体等细胞器分布的新功能。继前期报道了mDia1、Daam1、FHOD1等Formin亚家族因子对纺锤体迁移和胞质分裂的重要作用以来,课题组在微丝成核因子对卵母细胞调控方面取得了系列进展。

南京农业大学已毕业博士研究生、西北农林科技大学副教授潘梦浩为该研究的第一作者,孙少琛教授为通讯作者。该课题得到国家重点研发计划、中央高校优秀青年团队、国家自然科学基金的资助。

原文链接:https://elifesciences.org/articles/92732

审核:吴峰 谷雨

校对:权灵通

编辑:胡晓璐

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