RTEL1基因在人胚胎非整倍体发生过程的作用和机制研究

Telomere is non-coding DNA repeating sequence at the ends of chromosomes, and maintains the stability of the chromosome and genome. Regulator of telomere elongation helicase 1(RTEL1) plays an important role in regulation of telomere length. Telomere loss, chromosome breakage and chromosome translocation are related to RTEL1 abnormality. RTEL1 also is important member of the DNA double strand break repair pathway by inhibiting homologous recombination of genome. Our previous results have shown that telomere length was shorten and expression of RTEL1 was downregulation in human aneuploid embryos. Therefore, we hypothesized that RTEL1 maintains genome stability by regulating telomere length. Genome instability and aneuploidy have occured in human embryos because of RTEL1 abnormality and disfunction. We intend to explain the reason of RTEL1 downregulation by detecting RTEL1 gene mutation and gene promoter methylation. Meanwhile, we will establlish cell lines of early aborted embryos, and downregulate expression of RTEL1 in cell lines using RNAi technology, then detect difference of cell cycle and cell genome after RNAi. We will illustrate the role of RTEL1 in the generating of human embryo aneuploid by this research.

端粒是位于染色体末端非编码DNA的重复序列，控制染色体的稳定性和基因组的完整性。端粒长度调节酶1基因RTEL1对端粒长度的调节具有至关重要的作用，端粒损耗及染色体断裂、异位均与其缺失相关，也是DNA双链断裂修复途径的重要成员，可通过抑制同源重组来维持基因组的稳定性。我们的前期研究表明在人非整倍体胚胎中端粒长度缩短，RTEL1表达下调，因此我们推测RTEL1基因通过调节端粒长度来维持基因组的稳定性，在非整倍体胚胎中其表达下调而导致其功能失衡而导致胚胎基因组的不稳定和染色体非整倍体的发生。我们拟通过RTEL1基因突变和基因启动子甲基化检测来解释非整倍体胚胎中RTEL1表达下调的原因，并进一步建立早期停止发育胚胎组织细胞模型，利用RNAi技术下调胚胎细胞RTEL1基因的表达，通过检测细胞周期和细胞基因组的变化来阐释RTEL1基因在人胚胎非整倍体发生过程的作用和机制。

端粒是位于染色体末端非编码DNA的重复序列，控制染色体的稳定性和基因组的完整性。端粒长度调节酶1基因RTEL1对端粒长度的调节具有至关重要的作用，端粒损耗及染色体断裂、异位均与其缺失相关，也是DNA双链断裂修复途径的重要成员，可通过抑制同源重组来维持基因组的稳定性。我们的前期研究表明在人非整倍体胚胎中端粒长度缩短，RTEL1表达下调，因此我们推测RTEL1基因通过调节端粒长度来维持基因组的稳定性，在非整倍体胚胎中其表达下调而导致其功能失衡进而导致胚胎基因组的不稳定和染色体非整倍体的发生。截至目前，通过本课题项目的研究，我们建立了早期胚胎停育清宫胚胎组织SNP-array检测分析技术，可精确检测早期流产胚胎中的非整倍体变化，分析胚胎停育的遗传学因素，并通过SNP-array技术对2027例早期胚胎停育清宫胚胎组织非整倍体情况进行检测发现，59.9%(1215/2027)的停育胚胎存在染色体非整倍体；我们采用real-time PCR技术检测非整倍体胚胎组织和整倍体胚胎组织中相对端粒长度，发现在非整倍体胚胎组织中端粒长度缩短(p=0.0025)；采用real-time PCR技术和western blot 技术检测非整倍体胚胎组织和整倍体胚胎组织中端粒长度调节酶1基因RTEL1表达情况，发现在非整倍体胚胎组织中RTEL1 mRNA和蛋白表达均下调(p<0.05)；为研究RTEL1基因在非整倍体胚胎组织和整倍体胚胎组织中表达变化的机制，我们对非整倍体胚胎组织DNA进行全外显子组检测，重点解读RTEL1基因突变情况，探寻是否在非整倍体胚胎组织DNA中RTEL1基因存在序列变异而影响基因的表达，结果显示未发现有意义的影响RTEL1基因表达的基因突变；我们进一步采用甲基化特异性PCR(MSP)方法对RTEL1基因启动子区甲基化状态进行检测，经MSP方法检测显示在非整倍体胚胎组织和整倍体胚胎组织中均存在RTEL1基因的不完全甲基化，但在非整倍体胚胎组织中甲基化比例明显增高(p<0.0001)。上述结果表明，胚胎组织中RTEL1基因甲基化水平增高，导致其RTEL1基因表达下调，其表达变化通过调节端粒长度来影响基因组的稳定性，是非整倍体胚胎发生的可能机制之一。