减数分裂型黏连蛋白RAD21L在反刍动物生殖细胞中的作用特性

In order to ensure successful chromosome segregation during meiosis I, the association between homologous chromosomes must be established by the meiosis-specific chromosome movements such as homolog paring, synapsis and recombination. Failures in these events would lead to congenital disease or infertility. Previous studies in mice have revealed that meiosis-specific cohesin RAD21L is one of the most important genes for these movements. However, the functional mechanisms of RAD21L as well as the roles and characteristics of RAD21L in other species remain largely elusive. In this study, to investigate ① the different roles of two types of RAD21L in meiosis I, ② the establishment of the scheme of artificial gametes, ③ the roles and characteristics of ruminant (sheep) RAD21L, and ④ the differences between Ovis aries RAD21L and sunit sheep RAD21L, we will use cell biological and molecular biological methods. This study will not only enrich the molecular mechanisms of meiosis-specific chromosome movements in mammals but also provide some scientific basis for the treatment of congenital disease or infertility. At the same time, this study will provide scientific basis and theoretical guidance for artificial breeding technique of endangered animals. Therefore, this study has important scientific significance and applications of value.

在减数第一次分裂过程中为确保同源染色体正确分离，必须通过同源染色体配对、联会及重组等减数分裂型染色体运动结合同源染色体。如果其中任一运动发生异常会导致先天性疾病或不孕不育症。以小鼠为实验材料已发现黏连蛋白RAD21L是上述减数分裂型染色体运动的必需蛋白之一。然而，关于其作用机制及其在其他生物种内RAD21L的作用特性等研究依然是未知领域。本研究拟以绵羊为研究对象，利用细胞生物学、分子生物学研究方法进行以下研究：①分析两种RAD21L在减数分裂过程中的任务担当；②建立人工制造配子方案；③研究反刍动物（绵羊）RAD21L的作用特性；④找出RAD21L在小尾寒羊与苏尼特羊之间的区别。研究结果将会丰富哺乳动物减数分裂型染色体运动分子机制内容，并为对先天性疾病以及不孕不育症等疾病的治疗提供重要的理论依据，也可为濒临灭绝动物的人工繁育技术提供科学依据和理论指导。该研究具有重要的科学意义和应用价值。

在减数第一次分裂过程中为确保同源染色体正确分离，必须通过同源染色体配对、联会及重组等减数分裂型染色体运动结合同源染色体。如果其中任一运动发生异常会导致先天性疾病或不孕不育症。先前的研究表明黏连蛋白RAD21L是上述减数分裂型染色体运动的必需蛋白之一。然而，关于其作用机制及其作用特性等研究依然是未知领域。本研究以绵羊、小鼠为研究对象，利用细胞生物学、分子生物学研究方法进行了以下研究：①分析与总结了减数分裂型黏连蛋白RAD21L的特殊作用及其在哺乳动物减数分裂过程中对染色体运动的调控机制；②分析两种RAD21L在减数分裂过程中的任务担当，发现在前细线期RAD21L-SMC1a启动其功能，使同源染色体互相识别，而在细线期早期，则RAD21L-SMC1b开始启动其功能，与REC8共同作用于同源染色体配对、联会及重组；③研究了RAD21L 在DNA 双链断裂修复及同源重组中的重要影响，发现RAD21L 间接作用于同源染色体的重组，当染色体上发生DNA 双链断裂，RAD21L 将聚集并固定在DSBs 周围区域，以保证重组中间体顺利完成DSBs 的修复，而对REC8，DSBs 的修复则是次要功能；④为培养综合性师范类本科生，进行了高等师范院校细胞生物学课堂教学的改革与探索，提出了“五个灵活、一个回顾、一个合理”教学方法，有效激发学生对细胞生物学的学习兴趣，开阔学生的学习视野，提升其综合素质的效果。本项研究取得了丰硕的研究成果，发表学术论文共5篇，研究结果丰富了哺乳动物减数分裂型染色体运动分子机制内容，并为对先天性疾病以及不孕不育症等疾病的治疗提供一定的理论依据。