【摘 要】
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第一部分哺乳动物生发泡的染色质构型与卵母细胞转录活性及发育潜能的相关性目的:卵母细胞的质量是辅助生殖技术成功的关键。本文旨在研究哺乳动物(人/鼠)生发泡染色质构型与卵母细胞转录活性及发育潜能的相关性,探索卵母细胞染色质构型的影响因素,为无创筛选优质卵母细胞提供新思路。方法:收集武汉大学人民医院生殖医学中心采卵患者捐赠的GV期(germinal vesicle)卵母细胞及C57野生型小鼠GV期卵母细
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第一部分哺乳动物生发泡的染色质构型与卵母细胞转录活性及发育潜能的相关性目的:卵母细胞的质量是辅助生殖技术成功的关键。本文旨在研究哺乳动物(人/鼠)生发泡染色质构型与卵母细胞转录活性及发育潜能的相关性,探索卵母细胞染色质构型的影响因素,为无创筛选优质卵母细胞提供新思路。方法:收集武汉大学人民医院生殖医学中心采卵患者捐赠的GV期(germinal vesicle)卵母细胞及C57野生型小鼠GV期卵母细胞。经hoechst 33342染色,在共聚焦荧光显微镜下根据染色质构型特点分为SN(surrounded nucleolus)和NSN(non-surrounded nucleolus)两类。(i)SN/NSN构型卵母细胞经体外成熟、受精、胚胎培养,记录GVBD比例、MII成熟率、受精率、囊胚形成率以评估不同染色质构型生发泡的发育潜能;(ii)比较SN和NSN卵母细胞的转录本数据,探究SN和NSN卵母细胞之间的差异以及卵母细胞发育所需的母源性因素;(iii)共聚焦荧光显微镜半定量探究SN和NSN卵母细胞间表观遗传学修饰的差异(甲基化、乙酰化、磷酸化);(iv)比较不同年龄、生发泡尺寸和位置的染色质构型比,研究生发泡染色质构型比的影响因素。结果:尺寸较大的中央型生发泡具有更高比例的SN构型,经IVM(In vitro maturation)可更快地到达MII阶段,ICSI(Intracytoplasmic sperm injection)后囊胚形成率更高。NSN-GV转录活性高,减数分裂恢率(G1-M2过渡)低,体外受精后多停滞于2-4细胞阶段。通过比较NSN/SN-GV的转录本数据,发现细胞代谢、转录调控及卵母细胞减数分裂的关键基因在NSN和SN卵母细胞中显著差异。组蛋白甲基化和乙酰化在SN-GV卵母细胞中表现出最强修饰水平。结论:来自大卵泡的中央型生发泡具有较高比例的SN构型,其转录水平低,表观遗传修饰强,通过影响卵母细胞的代谢、转录及减数分裂过程在卵子成熟和早期胚胎发育潜能上表现更好。第二部分组蛋白H3K4甲基化对卵子发生的影响目的:组蛋白变体H3.3在小鼠卵子发生和早期胚胎发育中起重要作用,本文旨在通过构建H3.3 WT/H3.3mut(K4M/K36M)转基因小鼠,探究母源性表观遗传学因素对卵子发生的影响。方法:利用酶切酶连、点突变技术构建ZP3-H3.3/H3K4M/H3K36M重组载体,转染293T细胞验证质粒表达及分布情况。构建H3.3 WT/H3.3mut(K4M/K36M)转基因小鼠,经6个月生育力测试初步鉴定组蛋白H3.3变体甲基化对小鼠生育力的影响。通过小鼠卵巢连续切片卵泡计数及小鼠卵母细胞体外成熟确认卵子发生阻滞阶段。收集低龄组(P4周龄)/高龄组(P4月龄)H3.3 WT/H3.3mut(K4M)卵母细胞进行单细胞高通量转录组测序,挖掘组蛋白H3K4甲基化影响卵子发生的相关通路。结果:H3.3 WT转基因小鼠,雌雄均可育。H3.3mut(K4M/K36M)转基因小鼠雄性可育,雌性不可育。H3.3mut(K4M)转基因雌鼠存在卵子发生障碍和卵巢早衰表型,主要阻滞于次级卵泡,原始卵泡提早募集消耗,促排显示卵巢激素反应弱。比较H3K4M和H3.3 WT卵母细胞转录本差异,H3K4M可能通过影响转录活性、减数分裂、细胞凋亡等生物学功能,参与细胞代谢、胰岛素反应等信号通路,影响小鼠卵子发生及早期胚胎发育过程。结论:卵母细胞中组蛋白H3K4甲基化通过影响细胞转录活性、减数分裂等生物学过程,干扰细胞代谢及胰岛素信号通路,影响卵子发生及早期胚胎发育,从而导致H3K4M雌鼠不孕。
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