Skp1在小鼠生殖细胞减数分裂过程中的调控机制研究

Skp1, as a core component of the SCF E3 ubiquitin ligase, plays an important role in cell cycle regulation and human disease progression. However, the function of Skp1 in mammalian meiosis and human infertility is still unknown. Our preliminary data shows that, Skp1 localizes on the synaptic complex of mouse germ cells and conditional knock out of Skp1 with Ddx4-cre results in synaptic defects, both the male and female conditional knock out mice are completely infertile. Therefore, we reason that in germ cells, Skp1 binds unique F-box proteins and forms meiotic specific SCFs, then ubiquitinizes meiotic substrates and regulates germ cell development. Here, we plan to conditional knockout Skp1 with Ddx4-cre or Stra8-cre at different stages of germ cell development, study the impacts on mouse germ cell development and fertility, reveal the mechanism of Skp1 on mouse meiosis. Skp1 is highly conserved in mouse and human. Our study will provide invaluable information in the diagnosis, treatment and drug development of human infertility.

Skp1作为SCF E3泛素化连接酶的核心组份，在细胞周期及疾病发生过程中扮演重要角色，但其在哺乳动物生殖细胞减数分裂和人类不孕不育过程中的作用机制尚不清楚。我们的前期研究发现Skp1蛋白定位于小鼠生殖细胞联会复合体上，采用Ddx4-cre条件性敲除Skp1会导致小鼠卵母细胞染色体联会缺陷，雌雄小鼠均不育。因此，我们推测Skp1在生殖细胞中通过结合特异F-box蛋白形成减数分裂调控特异的SCF复合体，进而泛素化修饰减数分裂进程中的底物来调控生殖细胞发育。本课题拟利用不同的工具鼠(Ddx4-cre, Stra8-cre)在生殖细胞发育的不同阶段敲除Skp1基因，研究其对小鼠生殖细胞发育和生育能力的影响，揭示Skp1在小鼠减数分裂过程中的调控机制。Skp1在小鼠和人中高度保守，相关结果将为人类不孕不育的诊疗和药物开发提供理论依据。

Skp1作为SCF E3泛素化连接酶的核心组份，在细胞周期及疾病发生过程中扮演重要角色，但其在哺乳动物生殖细胞减数分裂和人类不孕不育过程中的作用机制尚不清楚。减数分裂前期I到中期I(PI/MI) 转变需要染色体解联会和中期能力获得。然而，对这些主要减数分裂事件的调控机制知之甚少。我们的研究确定了 SKP1（SKP1-Cullin-F-box (SCF) 泛素E3连接酶的核心亚基）在PI/MI转换中的重要作用。 SKP1定位于联会染色体轴并从减数分裂精母细胞中的这些区域驱逐HORMAD蛋白。 SKP1缺陷型精母细胞表现出过早的解联会、提前退出粗线期、PLK1和BUB1在着丝粒处的缺失，但HORMAD、γH2AX、RPA2和MLH1在双线期染色体上持续存在。引人注目的是，SKP1缺陷型精母细胞显示出 MPF活性急剧降低，即使使用冈田酸处理也不能进入MI。 SKP1缺陷的卵母细胞表现出解联会、减数分裂中期染色体排列错误和出生后卵母细胞的持续丢失。因此, SKP1在雌雄减数分裂中均参与染色体联会复合体的维持。基于我们的结果提出的分子模型认为，SKP1可能就是我们长期寻找的可赋予减数分裂期精母细胞进入中期的能力的关键调控因子。