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信使核糖核酸降解的分子机制被揭示

发布时间:2016-04-18来源:生研院作者:浏览次数:16088


    4月11日,Nature Structural and Molecular Biology(IF=13.309)刊载了浙大生研院范衡宇教授团队的研究论文BTG4 is a meiotic cell cycle–coupled maternal-zygotic-transition licensing factor in oocytes,文章揭示了“母体-胚胎转换”过程中母源性mRNA降解的分子机制。
    
    
课题组通过对卵母细胞和早期胚胎的转录组学研究发现,有一个叫做Btg4的基因特异性地表达在卵母细胞和受精卵中,而在所有已检测的其他细胞类型中都极不活跃。研究发现,Btg4敲除的卵母细胞虽然能够正常成熟和受精,但是形成的早期胚胎却全部阻滞在1到2细胞阶段,造成雌性不育。这些胚胎停止发育原因是,母源性mRNA不能被及时降解,而许多对于早期胚胎发育至关重要的基因不能及时被表达出来。通过进一步的生化机理研究发现,Btg4蛋白起到一个媒介作用,把一种叫做CCR4-NOT的核酸去腺苷酸化酶复合体招募到正在活跃指导蛋白质合成的mRNA上,切割它们的多聚腺苷酸尾巴(poly-A tail),从而使这些mRNA变得极不稳定而利于降解。
    
    
课题组发现,虽然卵母细胞在生长过程中储存了丰富的Btg4 mRNA,但它在未成熟的卵母细胞中却不被翻译成蛋白质,从而保证那些储备的母源性mRNA能够保持稳定,只有当卵母细胞启动减数分裂成熟和排卵过程以后,Btg4蛋白才开始迅速积累,并诱导母源性mRNA降解。这种巧妙的调节机制是如何实现的呢?深入研究发现,只有当卵母细胞启动最终的成熟过程以后,两个重要的蛋白激酶ERK1和ERK2才被激活,它们进一步解除了Btg4 mRNA的翻译抑制状态,从而使母源性mRNA的降解与卵母细胞减数分裂和受精进程紧密地耦联在一起。
    
    
据介绍,该项研究也为人类辅助生殖和动物胚胎工程技术的进一步改进提供了新的思路。