高尔基体在卵母细胞成熟及早期胚胎发育过程中的动态变化、功能及其与卵子质量的关系研究

Defects of oocytes derived from abnormal meiotic maturation and low oocyte quality are leading causes for aberration of early embryonic development and the failure of assisted reproductive technology. In this project, the subcellular dynamic localization of Golgi apparatus and Golgi-specific proteins will be studied using fluorescent probes, immunofluorescent staining, and time-lapse live cell imaging system. Employing RNA interference technology, the functions of two Golgi-specific proteins, TGN38 and golgin 97, in oocyte meiotic maturation and early embryonic development will be investigated. Further research will reveal the molecular mechanisms and signal transduction pathways involved in the roles of TGN38 and golgin 97. The aberration of localization and expression levels of TGN38 and golgin 97 in both mouse and human oocytes will be examined to uncover the relationship between oocyte aging, embryo developmental potential and Golgi apparatus aberration. The results will help to develop new method for oocyte quality evaluation and thus the improvement of assisted reproductive technology.

卵母细胞减数分裂成熟异常导致的卵子缺陷及卵子老化导致的卵子质量下降是引起胚胎发育异常和辅助生殖技术助孕失败的重要因素。本项目将利用高尔基体荧光探针及活细胞激光共聚焦实时观察技术研究高尔基体及其特异蛋白在卵母细胞减数分裂成熟和早期胚胎发育过程中的动态变化，并探讨高尔基体在卵母细胞中的分布模式与胚胎发育能力之间的关系。通过RNA干扰的方法研究高尔基体特异蛋白TGN38及golgin97在上述过程中的作用，并初步阐明这些蛋白发挥作用的机制及信号通路。利用小鼠卵子老化模型及高龄妇女的未成熟卵母细胞，研究TGN38及golgin97在老化卵子中定位和表达水平的异常变化及其与胚胎发育之间的关系，初步阐明老化卵子质量下降与高尔基体异常的相关性。本项目的研究结果将有助于建立卵子质量评价新方法，提高辅助生殖的成功率。

高尔基体是真核生物细胞内普遍存在的、重要的膜状细胞器，它的主要功能是对蛋白质和脂类进行修饰和转运。同时，研究也发现高尔基体在细胞极性的建立以及调节细胞周期方面也有重要作用在真核生物的体细胞中，高尔基体与中心体有密切的联系，这可能与细胞内蛋白的定向运输以及中心体的定位有关。高尔基体的标志蛋白反面膜整合蛋白TGN38的功能目前研究很少。在本课题中，我们主要研究了TGN38在小鼠卵母细胞体外成熟过程中的表达、定位和功能。TGN38在小鼠卵母细胞从GV期发育到MII期的过程中均有表达。在GV期，TGN38定位在卵母细胞的细胞质中，在MI期和MII期，TGN38在纺锤体的两极聚集，并且与γ-tubulin共定位。用纺锤体微管干扰剂nocodazle或taxol处理卵母细胞不影响TGN38与γ-tubulin的共定位。利用RNA干扰的方法使卵母细胞内TGN38的表达水平降低，发现卵母细胞阻滞在MI期的比率上升，同时排出极体的比率下降，并且被阻滞在MI期的卵母细胞中纺锤体组装检验点被激活。进一步的研究发现，在排出极体的卵母细胞中，TGN38表达水平降低的细胞发生均等分裂的比率升高。另外，在TGN38表达降低的卵母细胞中，纺锤体向卵母细胞边缘的迁移不能正常进行，微丝帽的形成也受到影响。我们的结果提示TGN38可能参与小鼠卵母细胞的中/后期转换和不对称分裂，进一步揭示了高尔基体在卵子成熟过程中可能发挥的重要作用。