浙江大學教授JCS發現保障受精卵第一次DNA複製順利完成的關鍵因子

哺乳動物的卵母細胞在胚胎期形成以後，就停止了 DNA 複製，進入長達幾十年的細胞周期阻滯。而受精是個體生命的起點，受精以後短時間內雌雄原核中的 DNA 重新啟動複製，並且伴隨著劇烈的基因組重編程和表觀遺傳修飾的改變。因此，受精卵的第一次細胞分裂與體細胞的普通細胞周期相比，具有非常多的獨特之處。是哪些分子以什麼機制參與調控受精卵細胞周期進程，從而開啟新生命的發育程序呢？目前已有的研究還是冰山一角。

范衡宇實驗室發現，CRL4 泛素連接酶的一個底物識別蛋白 DCAF2（也叫 CDT2 或 DTL）在小鼠卵母細胞和受精卵中高表達。DCAF2 在體外培養細胞系中的已知功能是在 DNA 複製過程中抑制重複複製、維持基因組穩定，但是 DCAF2 在體內生長發育的哺乳動物細胞中具有怎樣的生理功能目前還沒有研究。特別是，Dcaf2 基因敲除小鼠胚胎在 8 細胞期即死亡，因此阻礙了人們詳細研究 DCAF2 在體內細胞發育過程中的功能。

於是，范衡宇實驗室製作了 Dcaf2 LoxP 小鼠，並與 Gdf9-Cre 工具小鼠雜交，得到了卵母細胞特異性 Dcaf2 條件基因敲除小鼠。與體細胞不同，敲除 Dcaf2 對卵母細胞的存活、生長和減數分裂細胞周期進程並沒有影響。但是，這些缺失母源性 Dcaf2 的卵母細胞受精以後，雖然能夠形成雌雄原核，但不能發生卵裂，阻滯在一細胞期，從而造成雌性完全不育。進一步機制研究發現，母源性 Dcaf2 敲除以後，造成 DNA 複製啟始因子 CDT1 過度積累，受精卵可以啟動但是不能終止第一次基因組複製，從而使受精卵積累了大量 DNA 損傷，無法完成細胞周期的 G2/ M 轉換。另外，這種基因組不穩定性也造成了表觀遺傳修飾，比如 DNA 五羥甲基化的紊亂，影響了受精卵基因組重構。

圖：母源性 DCAF2 在受精卵基因組穩定性維持中的功能示意圖

該研究首次證明 DCAF2 是保障受精卵第一次 DNA 複製順利完成的母源性因子，也首次研究了 DCAF2 在哺乳動物體內特定細胞類型（卵母細胞）中的生理功能，進一步闡明了 CRL4 泛素連接酶維持正常雌性生殖過程的分子機制。相關結果發表在 Journal of Cell Science 上。范衡宇實驗室博士研究生徐一文為本文第一作者。JCS 雜誌也對徐一文進行了專訪，專訪內容將發表在 JCS 雜誌網站的「第一作者訪談」專欄。

來源:浙江大學生命科學研究院

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