蛋白硫解酶APT1在小鼠卵母细胞减数分裂过程中的功能研究

Acyl protein thioesterase 1 (APT1) is a major depalmityolation enzyme in the cytoplasm.It can remove the palmitic acyl group and regulate the subcellular localization and function of the palmitoylated proteins.The protein sequence of APT1 is highly conserved in multiple species.Our previous study in xenopus showed that,APT1 protein is required for the process of hormone-induced oocyte maturation, these results suggest that APT1 may also plays an important role in the process of mouse oocyte meiosis. This project will study and explore APT1 function in mouse oocytes and molecular mechanism for regulation of mouse oocyte meiotic maturation.The study will add novel understanding in the regulation of vertebrate meiosis.

蛋白硫解酶APT1 （Acyl protein thioesterase 1）是主要的胞质内蛋白的去棕榈酰化酶，它可以去除蛋白的棕榈酰基团从而调节棕榈酰化蛋白的亚细胞定位和功能。APT1的蛋白质序列在多个物种中高度保守，我们在非洲爪蛙中的研究表明，APT1蛋白是激素诱导下的卵母细胞成熟过程所必需的，这些结果提示APT1可能在小鼠卵母细胞减数分裂过程中同样发挥着重要功能。本项目将研究探索Apt1在小鼠卵母细胞成熟中的功能以及它调控小鼠卵母细胞减数分裂的分子机制，以期对于脊椎动物减数分裂过程的调控增加新的认识。

减数分裂是有性生殖生物产生雌雄配子的必要过程。绝大多数脊椎动物的初级卵母细胞在完成生长过程后将停滞在第一次减数分裂的前期（G2 期）。长期以来，停滞的初级卵母细胞如何在激素的调控下重新进入分裂期是发育生物学领域关注的一个重要的科学问题。然而，这种 G2 期停滞和细胞周期重启是如何被调控的仍有很多不明确的地方。在本项目中，我们发现抑制母源的酰基蛋白硫解酶APT1可以阻止激素诱导的非洲爪蛙卵母细胞的成熟，表明主动的去棕榈酰化可能会打破维持 G2 期停滞的稳态，是导致卵母细胞成熟必需的。进一步的结果显示这一调控的主要目标蛋白质很有可能是 Gαs。同时，我们还发现在非洲爪蛙卵母细胞中抑制酰基转移酶 ZDHHC3 的活性可以显著加快孕酮激素刺激下的卵母细胞成熟过程，进一步的实验还证明了 ZDHHC3 的作用主要是通过棕榈酰化 Gαs 来实现的。因此，卵母细胞中关键蛋白质 Gαs 的棕榈酰化是维持 G2 期停滞必需的，而重启成熟过程依赖于其主动去棕榈酰化过程。因此，本项目揭示了酰基蛋白硫解酶 APT1 和蛋白酰基转移酶 ZDHHC3 在卵母细胞减数分裂恢复和停滞中的重要作用以及 G 蛋白信号通路调控的新机制。这一发现将有助于更好地理解卵母细胞的发育过程，并且对于阐明蛋白质棕榈酰化修饰调控机制具有重要的意义。