组蛋白精氨酸甲基化酶6/7在人体外受精发育阻滞胚胎中的功能研究

Human embryos of in vitro fertilization usually occurs in 4-8 cells development block, only 30-50 percentages of embryos can develop to blastula, this is the main cause of IVF-ET in the treatment of low efficiency and repeated treatment failure. In our study, Knockdown of PRMT6/7 in zebrafish embryos has been shown to result in a blocked or death embryo. The expression level of PRMT6/7 significantly decreased in human blocked-embryos of IVF. All of these results suggested the abnormal expression of PRMT6/7 may be the main reason of blocked-embryos of IVF. In this study, to investigate the function of PRMT6/7 in blocked-embryos of IVF, we study the level of blocked-embryos cell proliferation and differentiation when we compensatory re-expressed the gene of PRMT6/7 in blocked-embryos. We explore the relationship of direct target substrates of PRMT6/7 and the change level of methylation with embryo developmental block. There are no related reports about the relation between PRMT6/7 and the human embryonic developmental block. Therefore, our study has a novel exploration, will help us from methylation epigenetic regulation perspective to elucidate the molecular mechanism of human developmental block embryos of IVF, and to provide theoretical basis of improving the efficiency of IVF-ET in the treatment of human.

人类IVF胚胎在4-8细胞常发生发育阻滞，仅30-50%胚胎能发育到囊胚，这是IVF-ET治疗效率低下和反复失败的主要原因。我们前期研究表明：①在斑马鱼胚胎中，利用Morpholino抑制PRMT6/7的表达，则导致胚胎发育阻滞或死亡。②在人IVF胚胎中， PRMT6/7在发育阻滞胚胎中的表达量呈显著性地下降。提示PRMT6/7的表达异常可能是IVF胚胎发育阻滞的主要原因之一。本研究拟探讨PRMT6/7在IVF阻滞胚胎中的作用与功能；研究在阻滞胚胎中补偿激活PRMT6/7对胚胎增殖与分化的影响；研究与PRMT6/7直接相互作用的底物目的分子及甲基化水平的变化与发育阻滞的关系。有关PRMT6/7与人类胚胎发育阻滞的关系尚无相关的报道。因此，本课题具有源头创新性，将有助于从组蛋白甲基化修饰的表观遗传学调控角度来阐明人IVF胚胎发育阻滞的分子机理，并为人类提高IVF-ET治疗效率提供理论的依据。

人类IVF体外培养的胚胎常易发生发育阻滞，这极大降低了IVF治疗效率和导致反复治疗失败。PRMTs家族基因是早期动物胚胎发育的关键基因，决定早期胚胎发育的进程。然而，有关PRMTs与人类胚胎发育阻滞的关系尚无相关的报道。我们的研究发现，在早期胚胎发育过程中，PRMTs家族基因起着非常关键的作用。Ｑ-PCR和Confocal数据表明：PRMT6/7在阻滞胚胎中均呈现明显的上升，并且PRMT7的表达量与正常发育胚胎相比有显著性的差异。同时，我们还对PRMTs家族其它基因进行了分析，PRMT8基因在人胚胎中没有表达。在阻滞胚胎中PRMT3/4表达量显著性降低，而PRMT1/2/5表达量则明显上升并具有显著性的差异；PRMT9/10/11表达量在两组胚胎中没有明显差异。对胚胎干性和胚胎分化的基因分析发现：在阻滞胚胎中，与胚胎干性相关的基因如Sox2与c-Myc基因的表达有显著性的增加，而Nanog与Oct4则呈现显著性的表达下降；在发育阻滞胚胎中与胚胎胚层分化相关的基因如KIF4与IRF1基因的表达有显著性的增加；而EGR1、Cdx2与Gata6则呈现显著性的表达下降。另外，我们发现与PRMT3/4和PRMT2/5/7相对应的H4R3me2a和H4R3me2s甲基化水平也呈现相应的动态学变化；在阻滞胚胎中，注射过表达PRMT3/4慢病毒或者抑制性PRMT2/5/7慢病毒均在一定程度上挽救发育阻滞的胚胎。通过CHIP-sequence数据分析和Cdx2/Syntenin拯救实验，发现激活PRMT7下游基因Cdx2/Syntenin均能挽救部分发育阻滞胚胎。总之，PRMT7在早期胚胎发育过程中起着非常关键的作用，它主要通过甲基化修饰其下游底物如Syntenin的表达来影响胚胎细胞的运动、胚层分化最终调控胚胎的早期发育进程。这对于我们阐明人类早期胚胎发育阻滞的分子机制提供一定的理论数据。