精子来源的HUWE1介导的表观遗传异常对早期胎盘发育的影响及与流产的关系

Recent studies have shown that sperm play critical roles in embryo development and epigenetic modification of sperm is critically involved in transgenerational inheritance. Sperm histone modification and DNA methylation abnormality as the two major epigenetic abnormalities have drawn much attention. Our previous study has shown that HUWE1, a histone ubiquitin ligase, plays important role in preimplantation embryo development. In the current project, we plan to establish a zygotes Huwe1 knock-down model, a spermatocyte specific Huwe1 conditional knockout model and investigate the effect of HUWE1 gene on the placenta and embryo development and the underlying mechanisms. Furthermore, we aim to confirm the function of potential inhibitor of HUWE1 in the cell model and finally, we would like to explore the relationship between the expression of HUWE1 in sperm with parameters of oxidative stress and DNA damage. Our results will provide scientific evidence of the sperm HUWE1- mediated histone modification to affect embryo development as well as the mechanistic insight of IVF related miscarriage in clinic.

近年来的研究发现精子对胚胎的发育具有十分关键的作用，其中表观遗传修饰在精子的跨代遗传中扮演重要角色。目前，由精子组蛋白修饰与DNA甲基化改变所引起的表观遗传异常已越来越受到关注。我们前期发现一个负责组蛋白泛素化连接酶HUWE1参与移植前胚胎发育。本研究拟利用前期建立的受精卵基因敲减模型及睾丸生精细胞特异的条件性敲除小鼠模型，研究HUWE1对胎盘及胚胎发育的影响及机制，并对筛选出的针对HUWE1的抑制剂进行体外细胞学实验验证，同时通过临床研究对精子HUWE1的表达与氧化应激，DNA损伤及流产的临床指标的相关性进行多因素分析。我们的结果将为明确HUWE1通过精子的组蛋白修饰传递对后代发育影响的具体机制提供科学依据, 同时将有助于阐明与辅助生殖有关的不明原因流产的病因。

男性不育是一种异质性，多因素和复杂的生殖系统疾病，影响到普通人群的7-12%的男性。近年来的研究发现精子对胚胎的发育具有十分关键的作用，其中表观遗传修饰在精子的跨代遗传中扮演重要角色。目前，由精子组蛋白修饰与DNA甲基化改变所引起的表观遗传异常已越来越受到关注。我们前期发现一个负责组蛋白泛素化连接酶HUWE1参与移植前胚胎发育。我们按照计划构建了精原细胞条件性敲除Huwe1的小鼠模型，我们发现其小鼠可育，并未出现流产的表型，因此对这一部分的结果做了相应的调整。. 我们重点从男性不育的病人的HUWE1基因突变数据入手，研究了在非梗阻性男性不育的病人中，发现其中一个关键的基因多态位点，rs34492591, 其C/T变异可能会通过影响RARa受体与HUWE1启动子的结合，同时我们发现其影响了精原细胞的分化，其影响机制与其对gammaH2AX的泛素化活性表达变化有关，同时我们进一步在无精子症病人的睾丸组织样本中发现其HUWE1的mRNA表达出现显著的下调，这一结果说明RARa-HUWE1通路与男性无精子症的发生显著相关。. 在课题的第三部分，我们按照计划，对Huwe1的HECT结构域进行了虚拟药物筛选，在筛选的过程中，我们发现临床上一种常见药物，妥布霉素可以有效的抑制Huwe1的泛素化酶活性，同时我们的肿瘤细胞实验也发现这一药物可有效的抑制肿瘤细胞的增殖。总之，这一结果表明Huwe1可能是作为肿瘤等疾病治疗的重要靶点。. 同时通过临床研究对与氧化应激，DNA损伤相关及流产的临床指标的相关性进行多因素分析，发现外周血的中性粒细胞与淋巴细胞的比值可作为流产的重要指标。 我们的结果为明确HUWE1通过精子的组蛋白修饰传递对精子发生与后代神经发育影响的具体机制提供科学依据, 同时将有助于阐明与辅助生殖有关的不明原因流产的病因。