胚胎围植入期Dnmt对子宫内膜功能性改变的甲基化调控作用及机制

DNA methylation is the most common epigenetic regulation of gene expression, may play an important role in the endometrium development and differentiation during peri implantation. Our recent study shows: DNA methyltransferase (Dnmt) show the regular expression in the endometrium dring implantation. Dnmt inhibitor or the lack of methylation donator such as folic acid can induce the anomal expression of Dnmt and embryo implantation disorder. However, it still remains to be unknown of the target genes by which Dnmt controls their level of methylation and expression thus affecting embryo implantation. This study intends to builds Dnmt1, Dnmt3a and Dnmt3b conditional knockout mice model using loxP-PRcre system. Using RRBS and DGE conjoint analysis,exploring the effect of single or double knockout of Dnmts on key gene methylation for embryo implantation. And on this basis,further analyzing its regulation on the downstream genes relating to the endometrial receptivity establishment, endometrial proliferation and differentiation as well as the vascular formation. By this study, we may well find the role and regulating mechanism of Dnmt in implantation and provide a new way for the reproductive control as well as diagnosis and treatment of infertility.

DNA甲基化是基因表达最常见的表观遗传调控方式，在胚胎围植入期子宫内膜的发育和分化中可能扮演重要角色。我们近期研究显示：DNA甲基转移酶（Dnmt）在胚胎植入过程中呈现规律性表达；Dnmt抑制剂或甲基供体叶酸的缺乏都可诱导Dnmt表达异常而致胚胎植入障碍。但Dnmt通过调控哪些胚胎植入关键基因的甲基化水平和表达而影响胚胎植入，目前仍不清楚。因此，本研究拟利用loxP-PRcre系统构建Dnmt1、Dnmt3a和Dnmt3b条件性敲除小鼠模型，采用RRBS和DGE联合分析方法，探索Dnmt单敲或双敲除后对胚胎植入关键基因的甲基化影响。并在此基础上，进一步分析这些胚胎植入关键基因DNA甲基化改变对其下游基因表达的调控作用以及对子宫内膜容受性建立、内膜细胞的增殖与分化以及血管形成的影响，从而阐明Dnmt在胚胎围植入期的甲基化调控作用及其机制，为寻求新的生殖调控手段及不孕症的诊治提供新的思路。

DNA甲基化是基因表达最常见的表观遗传调控方式，在胚胎围着床期子宫内膜的发育和分化中可能扮演重要角色。我们前期结果显示DNA甲基转移酶(Dnmts)在胚胎着床过程中呈现规律性表达、Dnmts抑制剂或甲基供体叶酸的缺乏都可诱导Dnmts表达异常而致胚胎着床障碍。但Dnmts在胚胎着床中的作用目前仍不清楚。因此，本项目利用loxP-PRcre系统构建Dnmt1、Dnmt3a和Dnmt3b条件性敲除小鼠模型，探索Dnmts敲除后是否影响早孕小鼠胚胎着床能力；接着从子宫内膜容受性和子宫内膜蜕膜化两个角度，探讨了子宫内膜Dnmts条件性敲除对围着床期早孕小鼠子宫内膜功能的影响；并进一步利用全基因组甲基化测序分析和转录组测序分析，探讨了Dnmts 敲除后是否影响胚胎着床相关基因甲基化状态的改变。. 通过研究，我们分别成功构建了子宫内膜Dnmt3a、Dnmt3b、Dnmt1条件性敲除小鼠模型，并发现：1、子宫内膜Dnmt3a条件性敲除后孕鼠卵巢功能无显著影响、早孕胚胎着床能力也未受到显著影响。进一步发现Dnmt3a条件性敲除后孕鼠围着床期子宫内膜容受性和子宫内膜蜕膜化无显著改变、孕鼠繁殖能力未受到明显影响。2、子宫内膜Dnmt3b条件性敲除后孕鼠卵巢功能无显著影响、早孕小鼠胚胎着床能力受损，而造成这一现象的主要原因是由于围着床期子宫内膜蜕膜化异常。对孕第6天子宫内膜进行全基因组甲基化测序分析一共检测到了1291个差异甲基化区域。进一步对其进行转录组测序分析显示在Dnmt3b条件性敲除子宫内膜中402个基因表达上调、230个基因表达下调。最后，研究显示Dnmt3b子宫条件性敲除后小鼠繁殖能力降低，孕鼠产仔窝数、产仔数均显著降低。3、初步观察到子宫内膜Dnmt1条件性敲除后胚胎着床能力降低。后续将进一步对其可能机制进行深入研究。. 通过本项目的资助，我们已公开发表4篇SCI论文。