泛素化調控新機制
日期:2015-08-20 08:46:40
來自浙江大學、中科院動物研究所的研究人員證實,CRL4–DCAF1 E3泛素連接酶通過操控蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A, PP2A)降解,控制了卵母細胞減數分裂成熟。這一重要的研究發現發布在8月18日的《自然通訊》(Nature Communications)雜志上。
這篇論文的通訊作者是浙江大學的范衡宇(Heng-Yu Fan)教授。范教授長期從事哺乳動物生殖生物學研究,相關研究發表在Science, Development, Cancer Research, Molecular Endocrinology等國際生物學和生殖內分泌學權威期刊上。
為了能夠生成具有正常數量染色體的可受精卵子,卵母細胞的有絲分裂受到精細的調控。減數分裂過程失調控可導致非整倍體及胚胎發育異常。E3泛素連接酶通過觸發特異的蛋白質發生降解,在減數分裂和有絲分裂細胞周期中起著至關重要的作用。
從酵母到人類,CRL4 E3泛素連接酶在進化上保守。它的核心元件包括充當支架的cullin 4A或B,接頭蛋白DDB1,及環指蛋白ROC1/2。通過與它的90多個底物接頭蛋白DCAFs形成蛋白質復合物,CRL4調控了廣泛的細胞過程。
在以往的研究中,范衡宇教授課題組構建出了卵母細胞特異性的Ddb1和Dcaf1基因敲除小鼠,發現CRL4與它的一個底物接頭蛋白DCAF1(又稱作VPRBP)形成復合物調控基因組DNA的羥甲基化,維持了卵母細胞生存并促進了受精后受精卵的基因組重編程。有意思的是,盡管這些基因敲除小鼠在年輕時可以響應外源性促性腺激素排卵,其中大多數排出的卵母細胞形態異常。這表明,除了維持休眠卵母細胞存活,CRL4DCAF1還是卵母細胞減數分裂成熟至關重要的調控因子。
在這篇新文章中,研究人員調查了CRL4DCAF1在調控哺乳動物卵母細胞減數分裂成熟中的生理功能及生物化學機制。他們證實CRL4通過介導PP2A支架亞基PP2A-A被蛋白酶體降解控制了卵母細胞減數分裂成熟。特異性刪除卵母細胞DDB1或DCAF1可導致減數分裂恢復延遲,無法完成第一次減數分裂。PP2A-A亞基累積于DDB1或DCAF1刪除的卵母細胞中,抑制了第一次減數分裂過程中除去粘連蛋白(cohesin)及同源染色體分離?;瘜W生物學分析顯示,CRL4DCAF直接與PP2A-A結合,導致了PP2A-A多泛素化和蛋白酶體降解。而刪除Ppp2r1a則可挽救DDB1/DCAF1缺失導致的減數分裂缺陷。
這些研究結果第一次證實了, CRL4DCAF1 E3泛素連接酶通過控制PP2A-A降解,促進了減數分裂細胞周期,其在調控卵母細胞減數分裂及雌性生育力方面發揮著至關重要的生理作用。
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