相分离在mRNA降解和卵母细胞发育中的机制研究

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相分离在多种生物学过程和蛋白质异常聚集疾病的发病机理中发挥重要作用。相分离的功能发现多集中于生物分子凝聚物的形成。如感知外界变化过程中应激颗粒的形成;转录过程中转录因子形成的巨大复合物;Balbiani小体的形成;卵母细胞发育母源性RNA的存储;germ granules的组装。本文从以下两个方面研究相分离在mRNA降解和卵母细胞发育中的调控作用。YTHDF1通过相分离调控mRNA降解研究目的:m~6A是mRNA上普遍存在的修饰,在调节mRNA的稳定性上发挥重要作用。目前主要发现两大类m~6A修饰位点识别蛋白,一类为含YTH结构域的YTHDF1/2/3和YTHDC1/2,另一类是IGF2BP1/2/3。越来越多的证据表明,相分离是生物分子凝聚物形成的基础,但关于相分离调控mRNA降解的具体机制仍有待发掘。本研究前期结果显示YTHDF1在He La细胞中的缺失会导致细胞质中出现RNA斑块状沉积。因此本研究旨在探究YTHDF1缺失导致细胞出现RNA斑块沉积的分子机制。研究方法:利用CRISPR/Cas9敲除系统获得YTHDF1敲除的HEK293、He La细胞系和METTL14敲除的HEK293细胞系。4SU-TT-seq大数据检测mRNA半衰期变化。放线菌素D和q PCR结合使用检测特定mRNA的半衰期变化。免疫荧光检测YTHDF1和AGO2的共定位。Western blot检测YTHDF1与AGO2相互作用的具体结构域。体外相分离实验和荧光漂白恢复实验鉴定YTHDF1的相分离。结果:4SU-TT-seq测序结果显示YTHDF1缺失会导致mRNA半衰期延长。免疫荧光结果显示YTHDF1可与AGO2共定位于P-body。Co-IP及Western blot结果显示YTHDF1通过YTH结构域与AGO2相互作用。体外相分离实验结果显示YTHDF1能够发生相分离且在与AGO2形成的复合物相分离过程中发挥主导作用。荧光漂白结果显示YTHDF1缺失条件下,细胞内液滴性质的AGO2颗粒转变为凝胶态。结论:本研究表明YTHDF1依靠YTH结构域招募mi RISC复合物组件AGO2(AGO2可能和mi RNA一起被招募)促进P-body的组装并介导mRNA降解。YTHDF1的缺失会导致P-body由液滴状态转变为凝胶态,流动性大幅降低,形成AGO2/RNA斑块状沉积,导致mRNA降解效率下降。以上研究表明YTHDF1能通过相分离调控mRNA降解,进一步拓展了m~6A调控mRNA稳定性的分子机制。PSPC1通过相分离调控CHK1磷酸化和小鼠卵母细胞发育研究目的:卵母细胞成熟是指初级卵母细胞突破GV期,产生生发泡破裂(GVBD),发育到第二次减数分裂中期的过程。卵母细胞成熟涉及大量生理过程,调控机制极为复杂。PSPC1是一种核旁斑蛋白,目前的研究主要认为PSPC1与肿瘤的发生和发展相关,PSPC1与卵母细胞成熟之间的关系仍然未知。本研究旨在探究PSPC1在小鼠卵母细胞成熟过程中发挥的作用及具体的分子机制。研究方法:通过体外相分离实验及荧光漂白恢复实验探究PSPC1是否具备相分离能力。使用显微注射和si RNA探究PSPC1对小鼠卵母细胞体外成熟的影响。Co-IP和Western blot发掘PSPC1的相互作用蛋白。免疫荧光探究PSPC1与相互作用蛋白的细胞共定位。结果:体外相分离实验结果显示PSPC1具备相分离能力,且其相分离活动受到蛋白浓度、环境温度,溶液盐浓度的调控。Pr LD结构域是驱动PSPC1发生相分离的关键结构域,失去此结构域其相分离能力会被极大的削弱。降低PSPC1的表达量(GV期)会极大抑制小鼠卵母细胞的体外成熟。纺锤体染色结果显示降低PSPC1的表达后大量小鼠卵母细胞的发育停滞在MI中期。Co-IP和Western blot结果显示PSPC1可以与磷酸酶PPP5C相互作用,降低CHK1(Ser-345)的磷酸化,且Pr LD结构域在此调控过程中是必不可少的。结论:本研究发现PSPC1可以与PPP5C相互作用并通过相分离降低CHK1的磷酸化,这一过程中PSPC1相分离能力的缺失将导致其调控CHK1磷酸化功能的缺失。下调PSPC1的表达将极大的抑制小鼠卵母细胞的体外成熟,大量的卵母细胞发育停滞在第一次减数分裂中期。以上研究显示,PSPC1可以通过募集PPP5C并驱动相分离的发生促进PPP5C降低CHK1(Ser-345)的磷酸化,并在小鼠卵母细胞成熟过程中发挥重要作用,为小鼠卵母细胞的成熟机制提供新的见解。
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