本文選題：SENP7 + 減數(shù)分裂恢復(fù)��； 參考：《華中農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：隨著社會進步,人類生殖障礙已成為全世界令人堪憂的醫(yī)學(xué)和社會學(xué)難題。其中一個重要因素就是由各種已知或未知原因?qū)е碌呐月炎訑?shù)量和/或質(zhì)量惡化。惡化的卵子往往無法完成減數(shù)分裂或在減數(shù)分裂過程中染色體更易發(fā)生異常分離產(chǎn)生非整倍體配子,進而導(dǎo)致女性不孕、流產(chǎn)和新生兒先天缺陷。因此,從分子水平闡明調(diào)控卵子減數(shù)分裂和胚胎發(fā)育的機制對于提高和改善人類生殖能力具有重要的醫(yī)學(xué)和社會學(xué)意義。SENP7是一種去SUMO化蛋白酶,作用于多聚SUMO鏈的剪切,從而維持SUMO化修飾的動態(tài)平衡。體細胞中,SENP7參與調(diào)控染色質(zhì)穩(wěn)態(tài)和DNA損傷修復(fù)。然而,SENP7在哺乳動物卵子和胚胎發(fā)育過程中的作用仍有待研究。本研究以小鼠為模型,通過敲低卵子和早期胚胎中內(nèi)源性SENP7的表達以研究其在哺乳動物卵子成熟和早期胚胎發(fā)育過程中的作用及其分子機制。主要研究結(jié)果如下:(1)敲低GV期(減數(shù)第一次分裂前期)卵子內(nèi)SENP7的表達后卵子減數(shù)分裂進程受到明顯抑制。表現(xiàn)為卵子恢復(fù)減數(shù)分裂(GVBD)和第一極體排放(PBE)受阻,導(dǎo)致成熟卵子的產(chǎn)生顯著減少;(2)敲低SENP7表達后,組蛋白H3K9和H3K27表觀修飾狀態(tài)的改變(乙酰化上調(diào)和三甲基化下調(diào)),以及Cdc14B/C表達水平上調(diào)伴隨著的CyclinB1和CyclinB2降解導(dǎo)致卵子恢復(fù)減數(shù)分裂受阻以及卵子內(nèi)紡錘體組裝異常;(3)γ-tubulin定位紊亂以及泛素化修飾介導(dǎo)的γ-tubulin表達量下調(diào)也直接引起SENP7缺失型卵子內(nèi)紡錘體組裝異常;(4)紡錘體組裝異常使恢復(fù)減數(shù)分裂的SENP7缺失型卵子后續(xù)發(fā)育受阻;同時持續(xù)活化的紡錘體組裝檢驗點將這些卵子的發(fā)育進程阻滯在MI期之前,導(dǎo)致這些卵子無法進入AI期,進而無法排出第一極體;(5)敲低受精卵內(nèi)SENP7表達后,胚胎發(fā)育同樣出現(xiàn)明顯缺陷。表現(xiàn)為胚胎卵裂受阻,大部分胚胎甚至無法發(fā)育到2細胞時期,導(dǎo)致囊胚發(fā)育率趨于零水平。同時,伴隨著時間的延長,胚胎會發(fā)生凋亡;(6)SENP7缺失型胚胎內(nèi)組蛋白H3K9和H3K27表觀修飾的紊亂(乙酰化水平上調(diào)和三甲基化水平下調(diào))以及DNA 5hmC修飾水平的下調(diào)導(dǎo)致DNA損傷位點鄰近的染色質(zhì)無法維持DNA修復(fù)所需的理想空間結(jié)構(gòu);HP1α在常染色質(zhì)上的分布導(dǎo)致DNA修復(fù)蛋白Rad51C的表達量下調(diào);胚胎有絲分裂過程中紡錘體組裝同樣出現(xiàn)異常。這些因素共同導(dǎo)致缺失母源性SENP7的胚胎無法修復(fù)其基因組中存在的DNA損傷,因而胚胎發(fā)育出現(xiàn)缺陷甚至胚胎發(fā)生凋亡;綜上,本研究揭示了母源性SENP7在哺乳動物卵子和胚胎發(fā)育過程中的關(guān)鍵作用及其分子機制。另外,本研究將SUMO化修飾與染色質(zhì)上的其他修飾在生殖生物學(xué)的一些事件中聯(lián)系起來,有助于認識生殖發(fā)育過程中蛋白質(zhì)水平的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò),為提高動物繁殖和人類生殖健康提供重要理論依據(jù)。
[Abstract]:With the progress of society, human reproductive disorders have become a serious medical and sociological problem all over the world. An important factor is the deterioration in the number and / or quality of female eggs due to various known or unknown causes. Worsening eggs often fail to complete meiosis or are more prone to abnormal segregation of chromosomes during meiosis to produce aneuploidy gamete, leading to female infertility, abortion and birth defects. Therefore, elucidating the mechanism of regulating oocyte meiosis and embryonic development at the molecular level is of great medical and sociological significance for improving human reproductive ability. SENP7 is a demo protease that acts on the shearing of polymeric sumo chains. Thus maintaining the dynamic equilibrium of SUMO-modification. SENP7 in somatic cells is involved in the regulation of chromatin homeostasis and DNA damage repair. However, the role of SENP7 in the development of mammalian eggs and embryos remains to be studied. In this study, the mouse model was used to study the role and molecular mechanism of endogenous SENP7 in mammalian egg maturation and early embryonic development by knocking down the expression of endogenous SENP7 in oocytes and early embryos. The main results were as follows: 1) the expression of SENP7 in GV stage (premeiesis) was significantly inhibited after the first meiosis was knocked down. The results showed that GVBDD and PBE of the first polar body were blocked, which resulted in a significant decrease in the production of mature eggs and reduced the expression of SENP7. Changes in the apparent modification of histone H3K9 and H3K27 (upregulation of acetylation and downregulation of trimethylation, and up-regulation of CDc14B / C expression) accompanied by degradation of Cyclin B1 and Cyclin B2, resulting in delayed recovery of meiosis and abnormal assembly of egg spindle The abnormal localization of 緯 -tubulin and the down-regulation of 緯 -tubulin expression mediated by Ubiquitin modification also caused the abnormal spindle assembly of SENP7 oocytes. The abnormal spindle assembly caused the subsequent development of SENP7 deletional eggs which resumed meiosis was blocked. 3) the abnormal localization of 緯 -tubulin and the down-regulation of 緯 -tubulin expression mediated by Ubiquitin modification were also directly related to the abnormal spindle assembly of SENP7 deletions. At the same time, the continuously activated spindle assembly test point blocked the development of these eggs before MI stage, leading to the inability of these eggs to enter AI stage, and thus to expel the first polar body, 5) to lower the expression of SENP7 in fertilized eggs. The development of embryos also showed obvious defects. The results showed that the cleavage of embryos was blocked, and most embryos could not even reach 2 cell stage, which led to the development rate of blastocyst reaching zero level. At the same time, with the extension of time, Apoptosis occurs in embryos with the loss of histone H3K9 and H3K27 (up-regulation of acetylation and down-regulation of trimethylation) and down-regulation of 5hmC modification of DNA leading to the absence of chromatin in the vicinity of DNA damage sites. The distribution of HP1 偽 in chromatin resulted in the down-regulation of the expression of DNA repair protein Rad51C. The spindle assembly is also abnormal during the process of embryonic mitosis. These factors together lead to the failure of embryos that lack maternal SENP7 to repair DNA damage in their genomes, resulting in defects in embryonic development and even embryo apoptosis. This study revealed the key role of maternal SENP7 in the development of mammalian eggs and embryos and its molecular mechanism. In addition, SUMO-modification is associated with other chromatin modifications in reproductive biology events, which is helpful to understand the complex regulatory network of protein level during reproductive development. It provides important theoretical basis for improving animal reproduction and human reproductive health.
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S814

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本文編號：1993512