研究背景:经典的表观遗传学,其研究主要集中于DNA甲基化(5mC)、组蛋白修饰(乙酰化和磷酸化)等,而对于RNA的表观遗传修饰,相关的研究报导则相对较少。近年来已有大量研究证实m6A为mRNA上普遍存在的一种化学修饰,并具有重要的生物学功能,这些研究成果开启了表观遗传修饰新的研究领域。介导m6A功能相关的蛋白包括“writers”、“erasers”、“readers”,这三个组分分别介导了m6A的甲基化、去甲基化过程以及m6A功能的执行。在配子发生过程中,基因的表达发生动态变化,胞质中会出现不同类型的RNA及RNA结合蛋白,这些RNA结合蛋白与目标RNA组装成核糖核蛋白复合体,调控RNA的翻译、储存、分类和降解,m6A识别蛋白作为RNA结合蛋白的一类,在配子发生过程中的作用值得研究。已有的文献报道证实,YTHDF家族(YTHDF1-3)以及YTHDC1作为m6A特异性识别蛋白,对m6A功能的发挥起重要作用。m6A识别蛋白作为RNA结合蛋白的一类,是如何调控配子发生过程的,目前仍然未知。本研究针对YTHDC2蛋白进行研究,我们推测其与YTHDF家族以及YTHDC1个样,通过其YTH结构域发挥阅读蛋白的功能,为另一存在的m6A识别蛋白。为此,我们利用敲除小鼠模型,研究其在精子发生过程中比如有丝分裂期、减数分裂期和精子形成期可能发挥的作用。通过对识别蛋白的研究,进一步探索与m6A修饰有关的生物学功能。研究方法与结果:我们通过Real-time RT-PCR发现Ythdc2基因在小鼠脑组织以及睾丸组织优势表达,提示其可能与神经系统与生殖系统的发生发育有关,本研究着重于研究其在生殖系统的作用。首先我们利用基因编辑工具:CRISPR/Cas9技术,同时结合了显微操作原核注射技术,对Ythdc2基因进行编辑,成功构建了Ythdc2基因敲除小鼠模型,分别为缺失37 bp与缺失4 bp的小鼠。Ythdc2基因敲除后,雌性与雄性的小鼠皆表现为不育,在雄性的表型表现为睾丸体积的缩小,减数第一次分裂的阻滞,停滞于第一次减数分裂前期偶线期,并且伴随有生精管腔精母细胞的大量凋亡,这一现象最早出现于出生后9.5 d;在雌性同样表现为减数分裂的阻滞以及出生后原始卵泡的减少以及凋亡。通过对精母细胞铺片证实,第一次减数分裂过程中同源染色体无法配对联会,联会复合体(synaptonemalcomplex)的形成异常。此外,我们通过对8.5 d小鼠睾丸组织进行收样,利用转录组高通量测序进一步发现,与野生型相比,敲除小鼠与减数分裂相关的基因(Sycp1、Sycp2、Stag3、Smc1β等)明显下调。因此,Ythdc2基因缺失导致减数分裂过程中联会复合体的形成异常,从而使得精母细胞阻滞于减数分裂时期。雌性小鼠的卵母细胞铺片结果同雄性小鼠。研究总结:综上所述,我们推测:Ythdc2敲除可能影响了 m6A修饰的mRNA的稳定性,对配子发生的影响表现为:敲除后雌性与雄性减数分裂的阻滞,生殖细胞凋亡。