鉴定影响卵泡发育过程中线粒体功能相关蛋白

Enhanced mitochondria adaption is considered to be critical for the ovary-follicular development and growth that demands a highly increased physical and energy supply, especially during the process of oocyte maturation which is accompanied by dramatic proliferation of granulosa cells. Otherwise, it will lead to follicular atresia. Clinically it has been suggested that mitochondrial function is closely related to premature ovarian failure while enhanced mitochondrial function will improve assisted reproduction. However, the genetic basis of mitochondrial function in the ovary development is poorly understood. Our previous work has established CRISP-Cas9-mediated targeting for genes conferring mitochondrial biogenesis in human GCT-derived KGN cells and found a novel gene, HBP1, in modulation of mitochondrial function. Preliminary analysis of ovary in Hbp1-/- mice revealed that Hbp1 deficiency resulted in increased number of follicle, suggesting the role of Hbp1 in follicle development. This project will continue to screen for the new gene in modulation of mitochondrial function by CRISP/Cas9 system, and to further study the molecular mechanisms of the regulation of mitochondrial adaption by Hbp1 which determines ovarian follicle development. Using screening and functional analysis, we will clarify the function of mitochondrial in ovarian development, and provide basic research support for premature ovarian failure and assisted reproduction technology.

卵巢卵泡的发育和生长需要大量的物质供应和能量供应，特别是卵母细胞在成熟过程中伴随着大量颗粒细胞的增生，必然需要线粒体的适应性增加，否则将导致卵泡闭锁。在临床上也已经提示线粒体功能的改变与卵巢早衰有密切关系，提高线粒体功能有助于辅助怀孕。但是对于线粒体功能如何调控卵泡发育的机制目前还不清楚。在我们的前期工作中，建立了CRISP-Cas9技术在人颗粒细胞系中系统敲除基因的方法，成功筛选出了影响线粒体功能的HBP1新蛋白。并且通过建立Hbp1敲除小鼠，发现Hbp1对卵泡发育与储备起了关键作用。本项目将继续运用CRISP-Cas9方法筛选出新的影响线粒体功能的基因，并且深入研究Hbp1如何通过线粒体功能调控卵巢卵泡发育的细胞分子机制。通过筛选和功能分析相结合的方法，阐明线粒体对卵巢发育过程中的影响，为卵巢早衰以及辅助生育提供基础研究支撑。

卵巢卵泡的生长发育伴随着卵母细胞的成熟和大量颗粒细胞的增生，这需要消耗大量的能量，因此线粒体的适应性对于卵泡的发育尤为重要。本项目的主要目的是通过系统性筛选影响卵巢线粒体功能基因，深入研究已经筛选到的Hbp1如何改变线粒体功能来调控卵泡发育，揭示线粒体的适应性变化在卵泡发育过程中的作用。利用全身性敲除、颗粒细胞中特异性敲除Hbp1小鼠以及过表达Hbp1转基因小鼠，发现Hbp1缺失导致线粒体功能增加，在一定程度上有助于卵巢颗粒细胞存活，从而导致颗粒细胞的凋亡减少并有利于卵泡存活, 这一工作为提高人类生育能力提供了全新的靶点—调控线粒体功能的负调控因子（Dong et al., 2016, Cell Death Differ）。同时，本项目利用CRISPR/Cas9在细胞中继续系统性敲除26个核受体基因，筛选发现RARa与线粒体功能相关，在多囊卵巢综合症（PCOS）患者卵巢颗粒细胞中低表达，可能参与调控卵巢卵泡发育，这为系统性研究线粒体功能改变对卵泡发育的影响提供了更多的遗传线索。生物钟在卵巢卵泡发育、妊娠和分娩都起到重要作用，为了实时监测人体生物节律，本项目成功构建了人体节律参数数据库和分析系统：health.cam-su.org，利用智能穿戴设备获取的个人心率数据建立了非创伤检测生物节律生理参数的分析方法，为在体实时研究生物节律对女性卵巢健康和生育能力提供了坚实的前期准备。