Activin A和miR503协同调控卵原细胞减数分裂起始的分子机制

The regulatory mechanism of germ cell meiotic initiation has rarely been reported. Our preliminary research has found that ActA can promote the meiotic entry and further oocyte maturation using an in vitro mouse oogenesis model. The present study aims to uncover the meiotic initiation-specific miRNAs and microRNAs with RNA-seq technology, using Stra8-mCherry and Oct4-Δ-GFP double transgenic mouse model. We will investigate the mechanism of Cyp26b1 expression regulated by ActA and miR503, which have a combined impact on the expression of meiosis initiation-specific gene Stra8 and the regulation of meiosis initiation duing oogenesis. Futhermore, we will study the relationship between the level of ActA and estrogen in pregnant mice, as well as the level of retinoic acid (RA) in fetal mouse ovary, and the expression of miR503, depicting the pathway of how miR503 exerts its negative feedback function to ActA by adjusting the ActA receptor expression. This research will enrich the theory about the meiosis initiation of female germ cells regulated by expression of ActA and RA, and strengthen our understanding on the molecular events of oogenesis. In practice, this study will also provide theoretical and technical support for the differentiation from early germ cells into oocytes in vitro.

哺乳动物雌性生殖细胞减数分裂启动的机理研究鲜有报道，本项目组借助小鼠卵母细胞体外发育模型已初步发现Activin A（ActA）可以促进卵原细胞启动减数分裂并发育成熟。本项目将利用Stra8-mCherry和Oct4-Δ-GFP双转基因小鼠模型，通过RNA-seq技术挖掘卵原细胞减数分裂启动的关键基因和miRNAs。深入研究miR503协同ActA调节Cyp26b1表达，共同影响减数分裂启动关键基因Stra8的表达，调控卵原细胞启动减数分裂的分子机制。探讨孕体ActA和雌激素水平、胎儿卵巢视黄酸（RA）水平等内分泌变化与miR503表达变化的关系，描绘miR503通过调节ActA受体表达而实现负反馈调节ActA功能的作用途径。本研究将丰富ActA和RA等内分泌变化调节生殖细胞减数分裂启动的理论，加强人们对卵母细胞发生相关分子事件的认识，为早期生殖细胞向卵母细胞有效转变提供理论和技术支持。

生殖细胞减数分裂启动的机制一直是困扰人们的重要科学问题。项目系统研究了雌性生殖细胞减数分裂启动的关键调控因子，深入研究了ActA通过调节Cyp26b1表达影响减数分裂启动关键基因Stra8 的表达，进而调控卵原细胞启动减数分裂的分子机制。该项目利用12.5 dpc雌性胎鼠生殖嵴体外培养体系，发现ActA可促进卵原细胞第一次减数分裂前期进程，但并不影响其DNA断裂与修复；ActA通过抑制Cyp26b1表达使雌性生殖嵴中保持相对高浓度的RA，进而促进了Stra8基因表达，加速了减数分裂启动进程和原始卵泡形成；以皮肤干细胞分化的PGC为模型，验证了ActA促进减数分裂启动的作用，并发现SMAD3在该作用途径中起关键调节作用。该项目丰富了ActA等内分泌激素调节生殖细胞减数分裂启动的理论，加强人们对卵母细胞发生相关分子事件的认识，为早期生殖细胞向卵母细胞有效转变提供理论和技术支持，也为克服体外诱导PGCs难以进入减数分裂的研究提供了新的思路。在该项目基础上，项目负责人参与承担了国家重点研发计划项目课题“减数分裂启动的分子机制”（2018YFC1003401）；项目负责人主持完成“动物卵母细胞发育的表观遗传调控及环境互作影响机制”获山东省自然科学奖二等奖；项目共计发表论文13篇，主要发表在《Cell Death & Differentiation》、《Cell Death & Disease》、《Journal of Cellular Physiology》等国际SCI收录刊物上，其中影响因子5.0以上的7篇；项目培养了一支从事生殖生物学研究的优秀团队，培养青年教师3人（1人晋升教授、1人晋升副教授），毕业博士生2人和硕士生6人；项目主持人也获得了山东省富民兴鲁劳动奖章、山东省青年科技奖、山东省优秀硕士学位论文指导教师等奖励和荣誉称号。