HDAC介导的组蛋白去乙酰化在卵母细胞减数分裂异常中的作用及其SUMO化调控

The mechanism of etiology of mammalian aneuploidy remains to be clarified. Our recent study showed that insufficient H3k9 deacetylation of human oocytes during in vitro maturation is associated with aberrant meiosis. In this project,we try to elucidate this mechanism by using live cell station,single cell RT-qPCR and immunocytochemistry.By specific inhibition test and microinjection of Morpholino to delete the HDAC1 gene, to observe the changing of histone acetylation of centromere and spindle shape,chromosome alignment. To elucidate the activities of HDAC1 in human oocytes that is modulated by sumo/desumolysation. The environmental stress may has influence on globle sumolysation through activation of K2P1.We proceed the specific inhibition test of sumolysation during oocyte maturation to find out if the perturbation of sumolysation have downstream affect on HDAC1 expression and fuction, resulting in aberrant meiosis. Hopefully the interplay between histone deacetylation and sumolysation is revealed to be a new way to study female anueploidy, and to avoid severe consequnces in reproduction.

卵母细胞非整倍体现象是多年来的研究热点，但其产生机制一直未明确。我们前期研究表明体外成熟的卵母细胞存在HDAC1表达下调、组蛋白H3K9去乙酰化不完全，伴随减数分裂异常的发生率升高；但具体机制尚不清楚。本项目拟通过1）研究非整倍体的人卵母细胞中HDAC1的表达与活性，探讨其在非整倍体发生中的作用。2）采用特异性酶抑制和Morpholino基因敲除技术，证实HDAC1通过改变着丝粒染色质表遗传修饰来干扰减数分裂。3）在组蛋白修饰水平上，研究体外操作（如IVM）等环境压力可干扰细胞内HDAC1上游的SUMO化水平，并探讨SUMO化修饰对HDAC1表达或功能的调控，以及在非整倍体发生中的可能机制。本项目通过在染色质、分子和细胞层面研究和识别可逆转卵母细胞着丝粒表观遗传调控异常的关键位点，探讨非整倍体产生机制，对提高ART的效率和安全性、促进优生优育有重大意义。

卵母细胞非整倍体现象是多年来的研究热点，但其产生机制一直未明确。通过研究卵母细胞中由HDAC1介导的组蛋白去乙酰化修饰水平的改变与非整倍体发生相关的可能机制，及其上游SUMO化调控机制，识别卵母细胞减数分裂过程中的表观遗传调控异常的关键位点。本研究结果显示，体外成熟小鼠卵母细胞Hdac1的RNA及蛋白表达水平下降，总活性下降，伴随组蛋白乙酰化水平升高；siRNA介导的卵母细胞基因敲除模型显示，特异性抑制Hdac1表达，可以导致组蛋白去乙酰化不全、纺锤体异常、减数分裂时程迟滞。随着减数分裂的进行，MII期卵母细胞中Sumo1、Ubc9的表达量明显下降，可能是作用的关键位点；抑制减数分裂过程中SUMO化修饰，可以干扰HDAC1的功能，导致组蛋白去乙酰化不全、纺锤体异常比率升高、减数分裂时程迟滞。IVM的体外操作可能影响SUMO1修饰水平及组蛋白去乙酰化水平，并且与纺锤体异常相关。这些研究结果提示， IVM操作等环境压力对细胞内SUMO化修饰及HDAC1表达与功能的影响，可能与减数分裂异常、非整倍体产生相关，为提高卵子质量、减少非整倍体卵子的产生提供思路，对提高ART的效率和安全性、促进优生优育有重大意义。