牛HDM家族成员在卵母细胞中的表达规律及JMJD1C在早期胚胎发育中的功能

【摘要】组蛋白赖氨酸或精氨酸去甲基化酶（Histondemethylase，HDM）的发现和深入研究，使人们对组蛋白的共价修饰有了新的认识，并改变了几十年来一直认为组蛋白甲基化是不可逆的观点。而且越来越多的证据表明，组蛋白甲基化与去甲基化模式的动态变化涉及广泛的生物学功能，尤其在胚胎的早期发育中介导的细胞重编程可能对胚胎基因组的激活至关重要。JMJD1C又称为JHDM2C或TRIP8，是JMJD1家族三个成员之一，其中JMJD1A与JMJD1B已被正式命名为KDM3A与KDM3B，JMJD1C虽尚未被正式命名为KDM成员，但普遍已默认其为KDM3C。已有研究表明，JMJD1C有可能在未分化干细胞中对基因表达调控有着重要作用，然而JMJD1C在牛早期胚胎发育中的功能尚不清楚。为探讨卵母细胞中组蛋白去甲基化酶在早期胚胎发育中的关键作用，本研究利用实时荧光定量检测了目前所有已知组蛋白去甲基化酶各成员在牛GV期、体外成熟的MII期卵母细胞，以及牛胎儿成纤维细胞（核移植常用供体细胞）中mRNA表达丰度与表达规律。研究结果表明，JMJD1C、KDM1A、KDM2A、KDM3A、KDM4A、KDM5A、KDM5C在牛GV、MII期卵母细胞以及胎儿成纤维细胞中均存在着较高的相对表达水平。此外，KDM1B、KDM6B、KDM7在牛GV、MII期卵母细胞的相对表达水平较高，而在牛胎儿成纤维细胞中相对表达水平较低；KDM5B在牛GV、MII期卵母细胞的相对表达水平较低，而在牛胎儿成纤维细胞中相对表达水平较高。由于JMJD1C牛GV、MII期卵母细胞以及胎儿成纤维细胞中相对表达水平均为最高，我们进一步探讨了其在牛早期胚胎发育中的功能。利用免疫荧光方法，我们检测了JMJD1C在体外受精后牛早期胚胎发育中的表达情况。结果表明，JMJD1C在牛早期胚胎的2细胞、4细胞、8细胞、16细胞、桑椹胚、囊胚中均有较高的表达水平，并且均主要存在于细胞核内。为进一步探讨JMJD1C在体外受精后牛早期胚胎发育中的关键作用，我们对卵母细胞中JMJD1CmRNA表达水平进行敲减。通过对牛胎儿成纤维细胞的培养与转染，成功筛选到了JMJD1CmRNA有效的siRNA敲减位点，干扰效率高达80%。利用siRNA显微注射方法，对MII时期卵母细胞JMJD1CmRNA水平进行敲减，以干扰JMJD1C的表达，经体外受精后观察合子的卵裂与早期胚胎的发育情况。结果表明，显微注射JMJD1CsiRNA组的合子的卵裂率与囊胚率均显著低于（P<0.05）显微注射阴性对照siRNA组，分别降低了57.1%±0.07和50%±0.01。综上，本研究分析了组蛋白去甲基化酶各成员在牛GV期、MII期卵母细胞以及牛胎儿成纤维细胞中的表达丰度。明确了JMJD1C在体外受精后牛早期胚胎各发育时期的表达规律，以及JMJD1C对体外受精后合子的卵裂与囊胚发育的关键作用。研究结果为探讨组蛋白去甲基化作用在牛早期胚胎发育中的功能与分子机制提供了理论基础，有助于全面解析哺乳动物早期胚胎发育过程中细胞重编程的运行机理，并为改善体细胞核移植效率提供新的思路。
【作者】王帅；
【导师】张嘉保；
【作者基本信息】吉林大学，动物遗传育种与繁殖，2014，硕士
【关键词】组蛋白去甲基化酶；JMJD1C；卵母细胞；合子卵裂；早期胚胎发育；

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