miR-145增加HOXA10蛋白SUMO化修饰导致胚胎种植失败的机制研究

Transcription factor HOXA10 plays a critical role in endometrial receptivity and implantation, but little is understood about the mechanisms of the post-translational modification of HOXA10 during embryo implantation. Our studies demonstrated that PCAF acetylated HOXA10 and impaired embryo implantation. Recently, we found elevated levels of SUMO-1 conjugated proteins in the endometrium of infertile women than that in fertile controls. Moreover, miR-145 promotes SUMOylation of HOXA10 in human endometrial cell, which is modified by SUMO-1. So, our hypothesis on the possible mechanism for implantation failure of IVF-ET patients is that miR-145, the aberrantly high expression in the endometrium, impairs embryo implantation by targeting SENP1/2 and disrupts HOXA10 deSUMOylation. We will further address the mechanism of embryo implantation through miR-145-mediated HOXA10 SUMOylation in vitro and in miR-145 knock-in mice model. Our study might be elucidating of the molecular control of embryo implantation by miR-145 and HOXA10 SUMOylation, which may be a novel therapeutic target to overcome implantation failure in IVF-ET.

转录因子HOXA10是调控胚胎种植的重要分子，但其蛋白翻译后修饰调控胚胎种植的机制不清。我们已证实HOXA10蛋白乙酰化修饰抑制胚胎黏附。最近临床样本调查发现不孕患者子宫内膜组织中蛋白质的SUMO化修饰明显增多，且miR-145可以促进SUMO-1与HOXA10蛋白间的耦联。推测临床不孕患者内膜组织中异常高表达的miR-145靶向抑制SENP1/2蛋白的表达，影响HOXA10蛋白的SUMO化/去SUMO化循环过程，累积的SUMO化修饰的HOXA10蛋白影响子宫内膜的正常发育，最终导致胚胎种植失败，是临床不孕患者IVF-ET周期中胚胎种植失败的重要机制。本研究将重点从HOXA10蛋白SUMO化修饰角度探讨miR-145对胚胎种植的影响；并利用miR-145子宫特异性敲入小鼠模型整体实验研究miR-145调控胚胎种植的分子机制，以期阐明临床不孕患者IVF-ET周期治疗时胚胎种植率降低的机制。

成功的胚胎种植依赖于优质囊胚与具有容受性的子宫内膜。转录因子 HOXA10 表达于子宫内膜间质细胞和腺上皮细胞中，是子宫内膜生长、分化与胚胎种植重要的调节分子。子宫内膜中 HOXA10 的低表达以及其下游调控胚胎种植的关键基因 ITGB3 和 IGFBP-1 等表达异常与子宫容受性降低的疾病(子宫内膜异位症、子宫腺肌病、输卵管积水和多囊卵巢综合症)患者不孕密切相关，但具体机制仍待进一步研究。我们发现部分反复种植失败患者子宫内膜组织中HOXA10蛋白的表达并不发生明显减少，但其SUMO化修饰明显增加，给予子宫内膜腺上皮细胞 Ishikawa 细胞雌激素和孕激素联合刺激后，细胞中与SUMO-1耦联的蛋白减少。给予子宫内膜腺上皮细胞 Ishikawa 细胞雌激素和孕激素联合刺激后，SUMO化特异性抑制剂SENP1/2表达量增加，并且体外研究发现SENP1/2可以逆转HOXA10的SUMO化修饰并挽救胚胎种植。.基因芯片筛选结果发现临床反复种植失败患者分泌中晚期子宫内膜组织中miR-145等许多miRNAs表达异常。腺病毒介导的miR-145过表达明显抑制HOXA10介导BeWo 细胞球与子宫内膜细胞（Ishikawa 细胞）间的黏附，miR-145在8Br-cAMP 联合MPA体外诱导的间质细胞蜕膜化过程中表达明显减少。进一步研究发现：miR-145不直接影响HOXA10蛋白的表达，而是通过抑制SENP1/2表达促进HOXA10的SUMO化修饰，从而影响胚胎种植。反复种植失败患者分泌期子宫内膜中miR145表达异常增高、SENP1表达降低，HOXA10与SUMO-1耦联的蛋白显著增加。.通过构建miR-145子宫内膜高表达小鼠模型，我们同样证实在小鼠生育过程中miR-145异常高表达会导致胚胎种植失败。由此我们的研究初步阐明反复种植失败患者子宫内膜miR-145通过抑制SENP1/2表达促进HOXA10的SUMO化修饰导致胚胎反复种植失败的分子机制，为临床辅助生殖提高助孕妊娠成功率寻找新的靶点和方向。