【摘 要】
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哺乳动物卵母细胞的减数分裂成熟依赖于时间和空间调控的细胞质多聚腺苷酸化和母源信使RNA(message RNA,mRNA)的翻译激活。细胞质多聚腺苷酸化由mRNA 3’-UTR上包括多聚腺苷酸化信号(Polyadenylation signal,PAS),和胞质多聚腺苷酸化元件(Cytoplasmic polyadenylation element,CPE)在内的顺式作用元件调控。近期研究表明,小
【基金项目】
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国家自然科学基金地区项目(No.31960158); 内蒙古自治区自然科学基金重大项目(No.2019ZD09); 内蒙古自治区关键技术攻关计划项目(No.2019GG103); 内蒙古自治区重大专项课题(No.2020ZD0008);
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哺乳动物卵母细胞的减数分裂成熟依赖于时间和空间调控的细胞质多聚腺苷酸化和母源信使RNA(message RNA,mRNA)的翻译激活。细胞质多聚腺苷酸化由mRNA 3’-UTR上包括多聚腺苷酸化信号(Polyadenylation signal,PAS),和胞质多聚腺苷酸化元件(Cytoplasmic polyadenylation element,CPE)在内的顺式作用元件调控。近期研究表明,小鼠卵母细胞母源mRNA 3′-UTR远端的PAS也可以激活相应mRNA的翻译。研究者只在小鼠卵母细胞生发泡(Germinal vesicle,GV)时期及生发泡破裂(Germinal vesicle breakdown,GVBD)过程中对mRNA的翻译机制进行了探索。但是在大型哺乳动物卵母细胞中是否也存在这种非经典的翻译起始调控机制并不清楚。在本研究中,我们将利用绵羊卵母细胞,对mRNA翻译的非经典机制的普适性进行探究,进一步找到绵羊独特的mRNA翻译调控机制。本文选取了绵羊CPEB1基因的3′-UTR来探究PAS的位置和数量对目的基因翻译激活效率的影响。我们利用绵羊CPEB1基因的3′-UTR探究了CPE和PAS的相对距离对翻译起始的影响。最后我们选取了BTG4基因的3′-UTR来探究CPE元件的位置和数量对目的基因翻译抑制效率的影响。我们进行了以下五方面的研究。(1)通过构建一系列突变载体结合荧光观察和免疫印迹技术,证实了近端PAS在绵羊中同样可以激活目的基因的翻译。(2)随后发现了PAS的位置对翻译起始效率有影响,即近端PAS对目的基因的翻译激活效率更高,远端PAS对目的基因的翻译激活效率较低。(3)更进一步,我们探究了PAS的数量对目的基因翻译激活效率的影响,PAS的数量越多,其对目的基因的翻译激活效率越强。(4)在GV期绵羊卵母细胞中,CPE对目的基因的翻译抑制方面,我们发现绵羊与小鼠中存在同样的规律,即CPE在距离PAS相对较近的位置(小于50 bp)时,对目的基因的翻译有抑制作用。(5)与小鼠类似,我们发现当绵羊卵母细胞中目的基因的3′-UTR上存在多个CPE时,与位于PAS同侧的CPE对翻译的抑制效率相比,位于PAS两侧的CPE对目的基因的翻译抑制效率更强。(6)CPE的数量越多,其对目的基因的翻译抑制效率越强。综上所述,在绵羊卵母细胞中,PAS和CPE的位置和数量以及二者的距离,均可影响目的基因的翻译起始效率。该研究结果将为人们进一步理解家畜卵母细胞成熟过程中的mRNA翻译起始调控提供重要借鉴。
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