作為卵生動(dòng)物，魚(yú)類(lèi)早期胚胎發(fā)育過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一類(lèi)從卵裂期到幼苗期暫時(shí)存在的胚外組織，如卵黃合包層，對(duì)中內(nèi)胚層的形成和外包運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要。然而，胚外組織的發(fā)育命運(yùn)是如何被調(diào)控的，以及胚外組織中是否存在獨(dú)立于胚胎組織的合子基因激活程序，尚未可知。
中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所孫永華團(tuán)隊(duì)，研究揭示了一個(gè)存在于卵子發(fā)生和早期胚胎胚外組織中的“Nanog–cyp11a1–孕烯醇酮（Pregnenolone ，P5）軸”。這一調(diào)控軸完美解釋了Nanog促進(jìn)早期胚胎胚外組織發(fā)育，以及協(xié)調(diào)胚胎組織和胚外組織發(fā)育的作用機(jī)制。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，膽固醇側(cè)鏈裂解酶編碼基因cyp11a1，在nanog突變體的卵子和早期胚胎中的轉(zhuǎn)錄水平急劇下調(diào)。有趣的是，簡(jiǎn)單過(guò)表達(dá)cyp11a1可有效拯救nanog突變體胚胎發(fā)育的外包異常、致死性發(fā)育缺陷和膽固醇異常累積。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在卵子發(fā)生和早期胚胎胚外組織中，均存在一個(gè)Nanog–cyp11a1–P5軸。在卵子發(fā)生階段，Nanog激活膽固醇側(cè)鏈裂解酶編碼基因cyp11a1的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)卵子中膽固醇向P5的轉(zhuǎn)換、微管組裝、卵子成熟和卵子質(zhì)量，進(jìn)而促進(jìn)早期受精胚卵黃胞質(zhì)層中，微管的組裝和母源物質(zhì)向動(dòng)物極的運(yùn)輸。
為了研究Nanog是如何調(diào)控早期胚胎YSL中的合子基因激活（ZGA）程序，科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步構(gòu)建Nanog、Pou5f3和Sox19b等3個(gè)先鋒因子編碼基因的敲入品系，用于示蹤3個(gè)先鋒因子在早期胚胎發(fā)育過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化。研究發(fā)現(xiàn)，Nanog持續(xù)激活YSL核中cyp11a1的轉(zhuǎn)錄和P5的合成，從而促進(jìn)胚外組織中的微管組裝、胚胎外包運(yùn)動(dòng)，以及Nanog、Pou5f3和Sox19b等先鋒因子向YSL核內(nèi)的運(yùn)輸和聚集，有效激活了YSL細(xì)胞中依賴(lài)于Nanog-cyp11a1-P5軸的ZGA和功能性YSL形成，并誘導(dǎo)中內(nèi)胚層的發(fā)育。
研究還發(fā)現(xiàn)，斑馬魚(yú)cyp11a1母源合子突變體（MZcyp11a1）中存在典型的遺傳補(bǔ)償效應(yīng)：其旁系同源基因cyp11a2，在突變體卵母細(xì)胞和YSL中上調(diào)表達(dá)，可完美替代cyp11a1催化P5合成從而維持胚外組織正常發(fā)育，導(dǎo)致MZcyp11a1并不會(huì)出現(xiàn)早期發(fā)育的缺陷。
該研究揭示了Nanog在調(diào)控胚胎細(xì)胞命運(yùn)決定和胚外組織YSL及YCL結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)統(tǒng)一性，發(fā)現(xiàn)了胚外組織YSL中存在獨(dú)立于胚胎組織的ZGA程序，為膽固醇代謝影響?hù)~(yú)類(lèi)卵子質(zhì)量的作用機(jī)制提供了全新的認(rèn)識(shí)。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)通報(bào)》（Science Bulletin）上。
論文鏈接
Nanog–Cyp11a1– P5軸調(diào)控先鋒因子NPS向YSL核內(nèi)聚集
Nanog-Cyp11a1-P5軸指導(dǎo)胚外組織發(fā)育的分子機(jī)制
本文鏈接：研究揭示膽固醇代謝調(diào)控魚(yú)類(lèi)卵子質(zhì)量和胚外組織發(fā)育新機(jī)制http://m.sq15.cn/show-12-1802-0.html
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