卤虫两种p90 RSK在调节减数分裂及有丝分裂停滞中功能的研究
【摘要】卤虫属于节肢动物门,有鳃亚门,甲壳纲,鳃足亚纲,无甲目,盐水丰年虫科,卤虫属。卤虫具有很强的环境适应能力,在不同的环境下采用不同的生殖方式。当外界环境良好时卤虫产无节幼体；环境恶劣时行卵胎生途径产下体眠胚胎,这种休眠胚胎能抗恶劣环境。休眠胚胎的细胞周期和胚胎发育都处于停滞状态,但胚胎的生存活力可以保存极长时间。这种休眠胚胎在条件好转时可再次被激活,并恢复其细胞周期和胚胎发育过程,进而孵化出幼体。卤虫这种特殊的生殖方式为我们研究细胞周期的停滞与开启提供了极好的实验材料。和大多数无脊椎动物相同,卤虫在通过减数分裂形成配子的过程中会发生减数分裂停滞的现象,并通过这种停滞作用控制卵子在最佳受孕时期进入卵囊与精子结合,避免发育未完成的卵子受精或多精入卵等受精失败现象。卤虫减数分裂停滞时期具有自己特有的形态学特征,即卵母细胞堆积在两侧输卵管末端膨大的侧袋中,形成肉眼可见的“双卵期”,直至受精将这种停滞打破,卵母细胞进入卵囊,“双卵期”结束。“双卵期”这一特征便于我们准确地观察和研究卤虫减数分裂停滞及其打破。p90核糖体S6蛋白激酶参与细胞内多种生物学功能,如细胞生长、增殖、细胞存活、细胞迁移等过程。该激酶常存在异构体的现象,且不同异构体之间的功能既有重叠又有其特殊性。在本实验室先前的研究中,我们克隆得到一种RSK分子(Ar-Rsk1,缺少ERKdockingmotif)并指出其在卤虫休眠打破的过程发挥重要功能。在本文中,我们报道了卤虫RSK分子的另一种异构体(Ar-Rsk2,ERKdockingmotif完整),并探讨这两种RSK异构体在减数分裂及有丝分裂停滞中所发挥的功能。结果显示,Ar-Rskl的mRNA和蛋白基本在卤虫各发育阶段的腹部呈恒量表达,但其第218位、380位丝氨酸的磷酸化水平在晚期卵母细胞中明显升高,并在受精后早期胚胎阶段立即恢复低水平。提示晚期卵母细胞Ar-Rskl高度磷酸化可能与该时期所发生的减数第一次分裂中期停滞有关。将Ar-Rskl基因干涉后,对细胞静止因子cyclinB1/cdc2复合体检测发现,cdc2第15位酪氨酸无法正常磷酸化,cyclinB1/cdc2复合体活性不能维持。该结果表明在卵子生成晚期磷酸化的Ar-Rskl对停滞复合体cyclinB1/cdc2的活化与维持起着重要的作用,进而将卵母细胞停滞在减数时期,且这种作用是通过Ar-Rskl磷酸化cdc2的第15位络氨酸位点实现的。同时,Ar-Rsk2的表达和活性在休眠胚胎细胞周期停滞时期维持低水平；进一步将胎生途径中的卤虫Ar-Rsk2基因干涉后发现细胞分裂受阻,细胞周期相关分子cyclinD3、p-H3(Ser10)的检测也显示细胞周期停滞。这些结果证明：卤虫Ar-Rsk2在休眠卵形成过程中起着重要作用,且这种作用是通过调节细胞周期实现的。PLK、ERK干涉实验显示,Ar-Rskl不受PLK-ERK途径激活,但Ar-Rsk2受PLK-ERK通路的调控。综上,我们得出：缺少ERKdockingmotif的Ar-Rskl在调节减数分裂停滞中发挥其功能,具有ERKdockingmotif的Ar-Rsk2则与有丝分裂的细胞周期停滞相关。这种首次分别从减数分裂及有丝分裂的角度探讨RSK异构体的结构与功能之间关系的研究将为我们进一步认识和利用该激酶提供新的视角。
【作者】段如冰；
【导师】杨卫军；
【作者基本信息】浙江大学，细胞生物学，2014，博士
【关键词】RSK；细胞周期；减数分裂；有丝分裂；卤虫；生殖；胚胎；休眠；
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