小鼠卵母细胞减数分裂期间调控组蛋白磷酸化的HDAC分子及途径研究

组蛋白修饰间的调控在有丝分裂及低等动物减数分裂中对染色质结构和基因表达意义重大。哺乳动物卵母细胞中组蛋白修饰的研究集中于减数分裂阶段特异性的单个修饰的变化，对于组蛋白不同修饰间的调控鲜见报道。本项目以小鼠卵母细胞为材料，以乙酰化和磷酸化两种对卵母细胞减数分裂及发育能力有重要作用的组蛋白修饰为切入点，通过HDACs广谱、HDACs特异性抑制剂、RNAi-HDAC依次处理卵母细胞（GV及MII期）后，检测乙酰化及磷酸化状态的变化，确证组蛋白乙酰化可调控磷酸化的基础上，进一步确定调控组蛋白磷酸化的HDAC分子；探讨HDAC分子对组蛋白磷酸化的调控是否通过Aurora激酶及PP1/PP2A磷酸酶介导；研究HDAC对卵母细胞及胚胎发育相关事件的影响。这一结果将为深入研究组蛋白修饰调控的分子基础、寻找癌症治疗的作用靶点、提高哺乳动物胚胎体外生产及体细胞克隆效率提供借鉴。

组蛋白修饰及其相互调控在有丝分裂及减数分裂过程中发挥了重要的生物学功能，哺乳动物卵母细胞中组蛋白修饰的研究多集中于减数分裂期间单个修饰的变化及其对成熟和发育的影响，组蛋白不同修饰间的调控鲜见报道，其作用途径尚不清楚。本研究以小鼠卵母细胞为材料，以乙酰化和磷酸化两种对卵母细胞减数分裂及发育能力具有重要作用的组蛋白修饰为切入点，利用广谱性HDACs抑制剂和亚群特异性HDACs抑制剂处理GV及MII期卵母细胞，通过检测乙酰化及磷酸化状态的改变，确定组蛋白乙酰化可调控磷酸化及发挥调控作用的HDACs亚群；在此基础上，通过检测HDACs亚群活性受抑后组蛋白磷酸化调控激酶转录及蛋白水平的变化，初步确定HDACs调控组蛋白磷酸化的作用途径；随后经RNAi下调亚群内HDAC分子蛋白表达，进一步确定HDACs调控组蛋白磷酸化的作用途径并研究HDACs对卵母细胞及胚胎发育相关事件的影响。结果表明，小鼠卵母细胞减数分裂过程中，组蛋白乙酰化可调控磷酸化。GV期卵母细胞中，I型HDACs调控组蛋白H4K12乙酰化的同时可调控H3S10磷酸化， HDAC1/3通过促进组蛋白磷酸化调控激酶Aurora-C的转录活动并导致其蛋白水平升高，从而促进了H3S10磷酸化水平升高。 MII期卵母细胞中，则是II型HDACs行使调控H4K12乙酰化和H3S10磷酸化的功能，IIa型HDACs通过增强Aurora激酶家族（Aurora-A/B/C）自身磷酸化水平，升高其酶活性，进而促进了H3S10磷酸化水平升高。卵母细胞成熟期间I型或II型HDACs受抑后不影响成熟率及纺锤体形态，但激活过程中HDAC1/HDAC3受抑后显著损害了孤雌胚胎和体外受精胚胎的发育能力。上述结果初步阐明了小鼠卵母细胞减数分裂过程中HDACs调控组蛋白H3S10磷酸化的作用途径，为深入研究组蛋白修饰调控的分子基础提供了借鉴。