Sirt2在小鼠卵母细胞发育和老化过程中的作用及机制研究

A main cause of miscarriage, infertility and birth defects is poor oocyte quality resulted from meiotic abnormalities. Sirtuins are NAD-dependent deacetylases that are highly conserved from bacteria to humans, and have been widely reported to be involved in multiple biological processes. Our previous work has shown that, in vitro knockdown of Sirt2 in mouse oocytes mediated by morpholino injection results in spindle defects and chromosome disorganization, with increased incidence of aneuploid eggs. In addition, we find lower Sirt2 protein levels in oocytes from aged mice and that maternal age-associated meiotic defects can be ameliorated through overexpression of Sirt2. These in vitro experiments indicate the involvement of Sirt2 in controlling oocyte development and ageing. Here, the conditional knockout and transgenic mouse models will be employed to reveal the underlying mechanism by which Sirt2 regulates oocyte meiosis, providing the potential target for improving oocyte quality, fertility of aged women as well as preventing birth defects.

自然流产、不孕不育和出生缺陷的一个重要原因是卵母细胞质量低劣，而减数分裂异常是造成卵子质量下降的关键因素。Sirtuin蛋白家族是一类从酵母到人类高度保守的NAD依赖型的去乙酰化酶，被广泛报道参与了多种生物学过程。我们的前期工作表明，通过Morpholino注射的方法体外敲减小鼠卵母细胞中的Sirt2，会导致中期纺锤体组装错误和染色体排列异常，并最终产生非整倍性的卵子。此外，我们还发现老龄小鼠卵母细胞中Sirt2蛋白水平明显下降，且过表达外源Sirt2可以部分预防老化卵子减数分裂缺陷方面的表型。上述体外实验暗示了Sirt2在卵母细胞发育和老化过程中的重要作用。本项目拟进一步应用条件性敲除和转基因小鼠等在体模型，深入揭示Sirt2调控卵母细胞减数分裂的分子机制，为改善卵子质量、提高大龄女性生育能力及预防婴儿出生缺陷提供新的思路和分子靶标。

自然流产、不孕不育和出生缺陷的一个重要原因是卵母细胞质量低劣，而减数分裂异常是造成卵子质量下降的关键因素。Sirtuin蛋白家族是一类从酵母到人类高度保守的NAD依赖型的去乙酰化酶，被广泛报道参与了多种生物学过程。首先发现SIRT2敲减的卵母细胞出现纺锤体组装缺陷和染色体排列错误，并且导致卵子非整倍性升高。接着，我们观察到一个重要现象，即老龄小鼠卵母细胞中SIRT2蛋白水平明显下降。而且在老化卵子中过表达外源的SIRT2可以部分改善其减数分裂异常方面的表型。为此，利用小鼠卵母细胞体外研究系统，积极筛选潜在的SIRT2下游靶标。发现纺锤体检验点蛋白BubR1可能是卵母细胞中SIRT2的潜在靶点。通过构建BubR1-K243/K657的低乙酰化和超乙酰化突变体（K243Q，K243R，K657Q，K657R），我们证实BubR1-K243Q突变体显著影响了卵母细胞的成熟进程。共聚焦扫描证实，该位点的突变体注射导致卵母细胞成熟过程中减数分裂装置装配异常，特别是打乱了动粒-微管之间的相互作用。最后，通过注射BubR1-K243突变体，我们发现BubR1-K243R过表达不仅可以阻断SIRT2敲减卵母细胞出现成熟异常，而且能够显著阻止老化卵母细胞的纺锤体组装缺陷和染色体排列异常。特别是，BubR1-K243R 突变体的过表达能够显著降低老化卵母细胞的非整倍率，改善卵子质量。我们的发现揭示了SIRT2蛋白表达水平减少可能是造成衰老小鼠卵母细胞质量受损的一个重要原因。