HDAC6和HDAC11调节的组蛋白表观遗传学修饰在小鼠卵母细胞成熟中的作用及机制研究
发布时间：2020-12-03 11:18
导致不孕不育、自然流产和出生缺陷的一个重要因素是女性卵母细胞成熟发育异常。寻找和探究调节卵母细胞成熟的关键因子和相关通路对人类辅助生殖和胚胎发育意义重大。HDACs家族中多个成员可通过调节组蛋白修饰参与卵母细胞的成熟过程。其中,HDAC6是参与卵母细胞成熟的关键因子之一。然而,其调节卵母细胞成熟的机制尚未完全阐明。HDAC11是调节哺乳动物细胞有丝分裂进程的重要分子,但关于其是否在减数分裂中发挥作用及相关机制仍然知之甚少。本研究通过添加HDAC6和HDAC11的特异性抑制剂,分析其对卵母细胞成熟、减数分裂元件组装、mRNA表达以及组蛋白修饰的影响,为揭示HDAC6和HDAC11在卵母细胞成熟中的重要作用提供理论和实验依据。主要研究内容和结果如下:1.抑制HDAC6影响小鼠卵母细胞成熟以及mRNA的表达我们首先检测了HDAC6在卵母细胞中的表达及其启动子DNA甲基化情况,分析了其表达模式。接下来添加HDAC6的抑制剂TubA处理卵母细胞,研究抑制HDAC6对卵母细胞成熟和mRNA表达的影响。结果发现:1)HDAC6在GV和MII期卵母细胞中呈现相似的高表达,对应其启动子DNA的低甲基化;...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
哺乳动物卵母细胞成熟示意图[10]。处于第一次减数分裂的前期的卵母细胞具有4 C DNA含量(对应于二倍体(2N)染色体数目,并且每个染色体由两个染色单体组成),成熟过程从生发泡破裂(GVBD)开始,接下来是第一次减数分裂(meiosis I)中期的纺锤体组装和染色体迁移。这一过程将诱导皮质肌动蛋白结构域(红色)的形成。第一极体的排出后,第二次减数分裂(meiosis II)纺锤体皮层立即形成并诱导第二极性肌动蛋白结构域的形成。这时的卵母细胞具有2 C DNA含量(对应于单倍体(1N)染色体数目,并且每个染色体由两个染色单体组成),停滞在中期且其纺锤体保持不对称定位。在受精(或单性生殖激活)后,卵母细胞重新开始减数分裂进行姐妹染色单体分离并排出第二极体,留下具有像雄原核一样1 C含量的单倍体雌原核(对应于单倍体(1N)染色体数量,并且每个染色体由一个染色单体组成)。(Rong Li,et al.,Nature Review Molecular CellBiology,2013).
卵母细胞的MTOC主要由γ微管蛋白和中心粒周蛋白组成。在减数分裂起始前,MTOC主要围绕在细胞核周围,一旦GVBD起始,MTOC可以迅速分布到染色质周围[13]。早期研究表明MTOC在哺乳动物卵母细胞的减数分裂和后期发育中起着至关重要的作用[14]。有研究者对比了体内和体外成熟的小鼠卵母细胞后发现,限制MTOC与凝集染色质的接触会导致卵母细胞产生的纺锤体和极体变小[15]。1.2 双极性纺锤体的组装
在哺乳动物中,目前共发现了18种HDACs,根据其序列相似性以及催化活性,可将其分为4个家族(图3.1)。其中,在第Ⅰ,Ⅱ和Ⅳ类HDACs催化功能主要为Zn2+依赖的,被认为是传统的HDACs,第Ⅲ类HDAC与前几类不同,其催化区域内无Zn2+存在,而其功能主要是NAD+依赖的。HDACs第Ⅰ家族中主要包括HDAC1,2,3和8;第Ⅱa家族包括HDAC4,7和9;第Ⅱb家族包括HDAC6和10;第Ⅲ家族包括SITR1-7;第Ⅳ家族为HDAC11[59,60]。作为一个庞大的催化酶家族,HDACs可以通过调节转录以及染色质结构参与肿瘤的发生,细胞的增殖和凋亡以及细胞周期等多种生物学进程[61,62]。3.2 HDACs家族成员与减数分裂
本文编号：2896317
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
哺乳动物卵母细胞成熟示意图[10]。处于第一次减数分裂的前期的卵母细胞具有4 C DNA含量(对应于二倍体(2N)染色体数目,并且每个染色体由两个染色单体组成),成熟过程从生发泡破裂(GVBD)开始,接下来是第一次减数分裂(meiosis I)中期的纺锤体组装和染色体迁移。这一过程将诱导皮质肌动蛋白结构域(红色)的形成。第一极体的排出后,第二次减数分裂(meiosis II)纺锤体皮层立即形成并诱导第二极性肌动蛋白结构域的形成。这时的卵母细胞具有2 C DNA含量(对应于单倍体(1N)染色体数目,并且每个染色体由两个染色单体组成),停滞在中期且其纺锤体保持不对称定位。在受精(或单性生殖激活)后,卵母细胞重新开始减数分裂进行姐妹染色单体分离并排出第二极体,留下具有像雄原核一样1 C含量的单倍体雌原核(对应于单倍体(1N)染色体数量,并且每个染色体由一个染色单体组成)。(Rong Li,et al.,Nature Review Molecular CellBiology,2013).
卵母细胞的MTOC主要由γ微管蛋白和中心粒周蛋白组成。在减数分裂起始前,MTOC主要围绕在细胞核周围,一旦GVBD起始,MTOC可以迅速分布到染色质周围[13]。早期研究表明MTOC在哺乳动物卵母细胞的减数分裂和后期发育中起着至关重要的作用[14]。有研究者对比了体内和体外成熟的小鼠卵母细胞后发现,限制MTOC与凝集染色质的接触会导致卵母细胞产生的纺锤体和极体变小[15]。1.2 双极性纺锤体的组装
在哺乳动物中,目前共发现了18种HDACs,根据其序列相似性以及催化活性,可将其分为4个家族(图3.1)。其中,在第Ⅰ,Ⅱ和Ⅳ类HDACs催化功能主要为Zn2+依赖的,被认为是传统的HDACs,第Ⅲ类HDAC与前几类不同,其催化区域内无Zn2+存在,而其功能主要是NAD+依赖的。HDACs第Ⅰ家族中主要包括HDAC1,2,3和8;第Ⅱa家族包括HDAC4,7和9;第Ⅱb家族包括HDAC6和10;第Ⅲ家族包括SITR1-7;第Ⅳ家族为HDAC11[59,60]。作为一个庞大的催化酶家族,HDACs可以通过调节转录以及染色质结构参与肿瘤的发生,细胞的增殖和凋亡以及细胞周期等多种生物学进程[61,62]。3.2 HDACs家族成员与减数分裂
本文编号：2896317
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