人NOTCH2基因突变导致原发性卵巢功能不全的分子机制研究

Primary ovarian insufficiency (POI) is a severe type of women infertility due to the very low ovarian follicle reserve. Perturbations in genetic factors can cause or are associated with POI.We know very little about the molecular mechanism of POI despite enormous efforts to understand the genetic pathogenesis. Our stury performed whole-exome sequencing on two POI patients in a Chinese pedigree and identified a heterozygous mutation D1853H in NOTCH2 gene. Mutational analysis on 100 idiopathic POI patiens also found one heterozygous mutatoin D1151N. Further study will reveal the molecular mechanism of NOTCH2 mutations causing POI. We will perform molecular and cellular experiments to study the mutation's effect on estrogen secretion by granulosa cell, the downstream target genes and granulosa cell apoptosis. We will also use the platform of induction of granulosa cell from human embryonic stem cells combined with gene editing technology to study the mutation's effect on granulosa cell development.Electron microscope and RNA sequencing will be used to dissect the molecular pathology of POI. This study will aid us to elucidate the molecular mechanism of POI which is associated with granulosa cell function and development.

原发性卵巢功能不全（POI）是女性不孕症中的一种严重疾病，表现为生殖力与卵泡储备显著降低。遗传基因突变是POI发病的原因之一，目前仍有大多数病例未找到致病原因。本课题前期针对显性遗传的POI家系母女患者进行全外显子组测序，定位到新的潜在致病基因NOTCH2及突变D1853H，并在100例散发POI样本中发现1个NOTCH2突变D1151N。我们根据前期研究推测NOTCH2基因突变可能通过影响颗粒细胞功能和发育进程进而导致POI，为验证假说本课题拟研究突变对NOTCH2下游靶基因转录的作用，对颗粒细胞分泌雌激素的影响以及对细胞凋亡的作用；然后利用人类胚胎干细胞体外诱导分化为颗粒细胞的体系结合基因编辑技术研究突变颗粒细胞发育进程中的受累情况，使用电镜对细胞器进行亚显微分析，并结合RNA测序手段研究NOTCH2突变致病的分子机理。通过本研究将有助于阐明与颗粒细胞功能和发育有关的POI致病机理。

早发性卵巢功能不全（POI）是引起女性不孕的重要原因之一，但其发病机制尚未完全阐明。遗传基因突变是导致POI的原因之一。在本研究中，我们应用分子遗传学、细胞生物学、RNA测序等手段鉴定我们在POI家系中发现的新基因NOTCH2及突变D1853H。我们发现在颗粒细胞中高表达NOTCH2的胞内结构域NICD及对应的D1853H突变，并通过RNA测序发现D1853H突变没有显著影响NOTCH2的转录激活能力，同时未发现与细胞凋亡、雌激素相关基因在D1853H突变和野生型（WT）高表达细胞间存在表达差异。因此我们明确了D1853H突变并未影响NOTCH2的转录激活能力，但却发现D1853H突变和WT高表达细胞在与胶原降解途径有关的基因表达上存在显著性差异，并在几个与生殖细胞发育重要的相关基因的表达上存在显著差别。因此本研究意外的发现了NOTCH2突变D1853H导致POI的一个新的潜在机制，这为研究人员更好的了解POI病因、遗传学致病分子机制提供了更多新的线索和路径。并为POI疾病的遗传学咨询提供了理论基础，丰富了POI的遗传突变谱。