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项目名称:CRL4复合体在雌性生殖中的作用

项目第一完成单位:生命科学研究院  项目合作单位:中国科学院动物研究所计划生育国家重点实验室 项目负责人:范衡宇

项目简介

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在雌性哺乳动物和女性中,雌性生殖细胞在个体发育的胚胎期就进入减数分裂,并阻滞在第一次减数分裂前期,外面包裹着一层起源于体细胞的颗粒细胞,共同形成原始卵泡。一般认为,出生后,原始卵泡的数目就不再增加,而是处于发育的静止状态。在雌性动物性成熟后,一部分原始卵泡逐渐激活和长大,依次形成初级卵泡、次级卵泡和有腔卵泡,最终排卵。相当大的一部分卵泡在生长过程中逐渐闭锁而消耗掉。当卵巢中的原始卵泡消耗殆尽以后,雌性动物的生育功能就失去了。在人类,卵巢中的原始卵泡消耗殆尽导致更年期的到来,如果在40岁以前发生原始卵泡提前耗竭,在临床上称作卵巢早衰,目前影响人群中1-2%的女性。因此,原始卵泡是雌性生殖能力的储存库。但是多年以来,维持原始卵泡存活的分子机制还不是十分清楚。

本项目研究发现,CRL4泛素连接酶复合体的多个亚基在卵母细胞中高表达,但是它们在雌性生殖中的功能从未被研究过。为此我们在卵母细胞中特异性地敲除了CRL4泛素连接酶复合体的两个重要成分:DDB1和DCAF1/VPRBP,并分析敲除小鼠表型。结果发现DDB1和DCAF1敲除的小鼠完全不育,并且敲除的卵母细胞在卵泡存活和发育、卵母细胞减数分裂和卵子受精及胚胎发育等过程中都表现出明显的异常,说明CRL4复合体在雌性生殖中起着至关重要的作用。进一步的机理研究发现,CRL4复合体通过调节TET家族DNA去甲基化酶的作用,调节卵母细胞中基因的表达和受精后雄原核的去甲基化,从而在维持雌性生殖力。如果CRL4的功能缺失,就会导致卵母细胞死亡,卵巢早衰发生。CRL4泛素连接酶除了维持原始卵泡存活以外,也对于受精卵中雄原核的去甲基化和体细胞克隆过程中的基因组重编程起着重要调节作用,是卵胞质中以前未知的一个重编程因子。

该研究成果从分子机制上揭示了维持卵母细胞存活和雌性生育能力以及延缓女性更年期的新机制,为了解卵巢早衰、妊娠失败等女性不孕不育疾病的病因提供了全新的认识。这些结果已经发表在2013年12月20日的《科学》(Science)杂志上,并受到国内外同行的极大关注和一致认可。美国生殖生物学会会刊Biology of Reproduction为此发表了评论文章。

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项目团队

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       本文由浙大生研院的范衡宇课题组和中科院动物所的孙青原课题组合作完成。其中范衡宇教授和孙青原教授是共同通讯作者,第一作者是博士生余超,共同作者还有张银丽,潘巍巍,李晓萌,周剑杰等。

       过去几年中,范衡宇课题组在生殖生物学领域取得了非常突出的成绩,发表论文十余篇。

 

  

 

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