论文部分内容阅读
哺乳动物早期胚胎发育过程中，雌雄配子积累的DNA损伤、受精后DNA复制以及DNA去甲基化等诸多因素都可能导致基因组不稳定，而基因组的不稳定能使得胚胎发育异常，严重情况下将导致胚胎发育停滞并终止妊娠。在基因转录沉默的早期胚胎中，母源DNA损伤修复信号通路被认定为在哺乳动物早期胚胎中具有重要功能，但缺少重要的遗传学证据。尽管DNA损伤修复机制在细胞系中取得了重要研究成果，但哺乳动物着床前胚胎中的DNA损伤修复途径如何发挥功能仍然不清楚。哺乳动物功能未知基因Bcas2（Breast carcinoma amplifiedsequence2）编码的蛋白为多功能复合体PRP19中的核心组件之一。已知BCAS2及其参与的PRP19复合体不仅参与mRNA前体剪接，同时参与RPA介导的DNA损伤修复等多种途径。目前BCAS2在哺乳动物中的生理功能尚不清楚。 本研究中，发现在小鼠受精卵中BCAS2能够响应内源和外源DNA损伤。考虑到DNA损伤修复在早期胚胎中潜在的重要功能，建立了Bcas2基因的敲除小鼠。Bcas2基因敲除小鼠无法存活，死于胚胎期5.5天。在体外培养Bcas2基因敲除的囊胚，其内细胞团不能增值。使用Zp3-Cre在卵母细胞中特异性敲除Bcas2，雌性小鼠能够正常生长，其卵巢发育和排卵并未受到影响，但无法产生后代。进一步检测发现，缺失母源BCAS2的早期胚胎不能有效修复DNA损伤，导致大量损伤DNA堆积，不能修复的DNA损伤激活p53、CHK1路径，影响2-细胞阶段合子基因组激活，导致大部分胚胎发育停滞在2-到4-细胞阶段，且在4-细胞及后期的胚胎中微核明显增多。BCAS2参与受精卵阶段的DNA损伤修复。缺失母源BCAS2的受精卵中DNA损伤不能有效修复，DNA复制效率低，且不能有效从羟基脲诱导的复制压力中恢复。进一步研究发现，在存在复制压力的情况下，缺失母源BCAS2的受精卵中，磷酸化的RPA2无法被募集到DNA损伤位点。利用显微注射将正常Bcas2的mRNA注射到缺失母源BCAS2的早期胚胎中，能够部分挽救DNA损伤不能修复的表型，而缺失与RPA1相互作用结构域的Bcas2的mRNA则不能;在正常受精卵中，显微注射缺失与RPA1相互作用结构域的BCAS2明显影响DNA损伤修复。此外，抑制RPA结合DNA的药物及RPA功能性突变体都能够模拟BCAS2母源缺失胚胎中DNA损伤的表型。的研究表明，BCAS2作为一个新的哺乳动物母源调控因子，能够通过与RPA相互作用参与DNA修复，对小鼠着床前胚胎基因组稳定性的维持具有重要意义。相关研究成果明显促进了哺乳动物早期胚胎发育分子机制的认识。