MAD2L1BP基因突变导致卵子成熟障碍致病机制的研究

Female primary infertility caused by oocyte maturation arrest is a tough problem facing the clinical staffs. TUBB8 or PATL2 mutations present in about 40% of cases with oocyte maturation arrest, while the genetic causes are still unknown in the majority of cases with the disorder. Previously, we identified a homozygous nonsense mutation in MAD2L1BP gene in one of six (about 16.7%) patients with oocyte arrested at Metaphase I stage. This homozygous mutation is not record in the databases of ExAC and gnomAD. This study will carry out mutation analysis of MAD2L1BP in more cases of oocyte maturation arrest. Next, we will evaluate whether the gene mutation have an effect on mRNA transcription, protein expression and the distribution of the protein in oocytes, and evaluate the possible effects of down-regulation of the gene, overexpression of the gene and overexpression of the mutated gene on oocyte maturation in respective, to explore the pathogenic mechanism of the gene mutation causing oocyte maturation arrest. This project is expected to identify a novel causative gene for autosomal recessive oocyte maturation arrest, and this will provide a basis for the genetic diagnosis of the disorder, genetic counseling and reproductive counseling; and it also will provide a new molecular biomarker for evaluation of oocyte quality, and a new molecular target for the precision treatment of this disease.

卵子成熟障碍导致的女性原发性不孕症是临床面临的棘手问题。约40%的患者由TUBB8或PATL2基因突变所致，但绝大多数患者的致病原因仍不明确。MAD2L1BP是有丝分裂细胞周期的调控蛋白，但在人类减数分裂中的作用有待明确。我们前期在6例卵子MI期阻滞的患者中发现1例MAD2L1BP基因纯合性无义突变患者（发生率约16.7%）；该纯合性突变在ExAC及gnomAD数据库中未有记载。本项目拟对更多卵子成熟障碍病例进行该基因的突变筛查；研究该基因突变是否影响mRNA转录、蛋白表达及蛋白在卵子中的表达定位；该基因低表达或过表达、以及过表达突变型基因是否影响卵子成熟，以探索该基因突变导致卵子成熟障碍的致病机制。本项目旨在发现和鉴定新的常染色体隐性遗传卵子成熟障碍致病基因，为该病的基因诊断、遗传咨询及生育指导提供新的理论依据；也为卵子质量评估提供新的分子标记，为该类疾病的精准治疗提供新的分子靶点。

卵子成熟障碍导致的女性原发性不孕症，是生殖临床面临的棘手问题。约40%的患者由TUBB8或PATL2基因突变所致，但绝大多数患者的致病原因仍不明确。MAD2L1BP（又称p31comet）是有丝分裂细胞周期的调控蛋白，但在人类减数分裂中的作用有待明确。我们在前期工作基础上通过多中心合作扩大临床样本量，目前已经在3例卵子MI期阻滞的患者中发现MAD2L1BP基因突变。后续研究旨在验证该基因突变的致病性并初步揭示该基因突变的分子致病机理。首先，对突变患者外周血淋巴细胞行MAD2L1BP转录水平分析，发现突变并未导致转录水平异常。然后，通过过表达突变型MAD2L1BP，发现突变后未出现蛋白表达量异常，却使蛋白分子量降低。经分子模型分析，突变后p31comet蛋白C-末端的安全带结构被破坏，这将影响其与MAD2的结合。免疫共沉淀（IP）证实了突变型p31comet与MAD2的结合能力明显受损。在细胞水平，在鼠GV卵中分别过表达野生型和突变型p31comet cRNA, 前者促进卵子成熟，后者使卵阻滞在MI期。在鼠GV卵中过表达Mad2，多数卵MI期阻滞；共表达Mad2和野生型p31comet，则卵子正常成熟；共表达Mad2和突变型p31comet，则阻滞在MI期的卵增多。初步结论：MAD2L1BP（p31comet）基因突变是导致人类卵子成熟障碍新的致病原因，p31comet在卵子减数分裂中通过与纺锤体组装检查点复合物（SAC）主要成员之一MAD2结合，从而可能参与了调控卵子第一次减数分裂SAC失活的机制。该成果正在论文撰写中。另外，我们在卵子成熟障碍或成熟异常患者中发现了CDC20、TBPL2、NLRP5及PATL2基因新的突变或新的表型，相关成果已发表3篇。本项目为卵子成熟障碍所致原发性不孕症患者的基因诊断、遗传咨询及生育指导提供新的理论依据；也为该疾病的精准治疗提供新的分子靶点。