蛋白激酶LIMK1活性在小鼠卵母细胞染色体分离过程中的作用和分子机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31271253
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1102.内分泌、泌尿与生殖生理
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Aneuploid embryos are mainly caused by oocyte chromosome segregation errors, leading to miscarriage and birth defects. The spindle functions to drive chromosome division, while spindle assembly checkpoints (SAC) on kinetochore control the onset of anaphase and timely separation of chromosome. In our previous work, the protein kinase Lim kinase 1(LIMK1) was found specially localized on spindle while phosphorylated LIMK1 is present in the microtubule organizing centers (MTOCs) and chromosome kinetochores, a physiological interaction was also observed between phosphorylated LIMK1 and gamma-tubulin in mouse oocytes during meiosis, implying LIMK1 activity is involved in spindle formation and SAC function. In this project, we will continue to explore the role of LIMK1 activity in the formation and maintenance of MTOC and the establishment of SAC function on kinetochore; establish limk1 oocytes conditional knockout mouse model, studying the role of LIMK1 in oocytes in vivo. The project findings will help to throw light on the molecular mechanism ensuring accurate chromosome segregation in oocyte, with high significance for understanding the formation of human aneuploid embryos.
非整倍体胚胎常由卵母细胞染色体分离错误所致,引起流产或出生缺陷。纺锤体牵引染色体分离,而动粒上纺锤体组装检验点(Spindle Assembly Checkpoint, SAC)则调控细胞分裂后期启动和染色体适时分离。我们在前期工作中发现蛋白激酶LIMK1(Lim kinase 1)分布于小鼠卵母细胞减数分裂纺锤体上,磷酸化LIMK1同时存在于微管组织中心(microtubule organizing centers,MTOCs)和动粒上,并与gamma-tubulin 之间存在生理性相互作用,提示LIMK1活性参与纺锤体形成并与SAC功能相关。本项目继续探索LIMK1在MTOC形成和维持以及SAC功能建立过程中的作用;构建卵母细胞limk1条件性敲除小鼠模型,在体性地研究LIMK1的作用。研究结果将有助于揭示卵母细胞内确保染色体精确分离的分子机制,对于认识非整倍体胚胎形成具有重要意义。

结项摘要

卵母细胞减数分裂过程中染色体分离错误会导致产生非整倍体胚胎,是临床不孕不育、自发性流产和出生缺陷的最主要原因。纺锤体牵引染色体运动和分离,其形成依赖于特异的微管组织中心(microtubule organizing center, MTOC),而纺锤体组装检验点(spindle assembly checkpoint, SAC)则阻止后期启动直至纺锤体组装完成并与染色体有效联结,在后期进程中染色体臂间黏结素REC8发生磷酸化并被降解,同源染色体所受约束解除而相互分离。迄今, MTOC的分子构成、SAC功能建立机制和磷酸化REC8的激酶仍旧不甚清楚。在本研究项目中,我们发现LIMK1(Lim kinase 1)参与调控小鼠卵母细胞纺锤体的形成,活化的LIMK1(pLIMK1Thr508)是MTOC相关蛋白,LIMK1活性缺失会阻止MTOC的迁移和双极性定位,从而破坏微管组装成纺锤体的过程。LIMK1与调控纺锤体双极性的核心分子EG5存在时空共定位特性并对微管聚合状态的改变呈现出相似的反应,两者活性抑制后纺锤体表型一致,提示LIMK1可能通过参与EG5的功能而调控纺锤体的组装。pLIMK1Thr508持续存在于染色体动粒上,并动态地聚集在染色体臂间,提示其与SAC功能和黏结素解离相关。LIMK1相关蛋白Plk1(polo-like kinase 1)、PAK1(p21-activated kinase 1)、Stau2(Staufen 2)和RPB1(polymerase (RNA) II (DNA directed) polypeptide A)也参与卵母细胞染色体分离过程,阻止Plk1会破坏黏结素蛋白REC8的降解和染色体分离;活化的PAK1(pPAK1Thr423)亚细胞定位与pLIMK1Thr508相似,抑制PAK1会阻止染色体的凝集和纺锤体形成,并可破坏SAC蛋白MAD1(mitotic arrest deficient 1)在着丝粒部位的募集,导致染色体提前分离;Stau2调控纺锤体微管稳定性的维持、微管与动粒之间联结的建立以及胞质分裂的有序完成;RPB1羧基端的磷酸化在卵母细胞减数分裂中仍旧存在,发挥转录以外的功能并与调控染色体分离的分子事件相关。这些研究结果有助于揭示卵母细胞内确保染色体精确分离的分子机制,对于认识非整倍体胚胎形成具有一定的意义。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Unique subcellular distribution of RPB1 with a phosphorylated C-terminal domain (CTD) in mouse oocytes during meiotic division and its relationship with chromosome separation.
小鼠卵母细胞减数分裂过程中带有磷酸化C端结构域(CTD)的RPB1的独特亚细胞分布及其与染色体分离的关系
  • DOI:
    10.1262/jrd.2015-051
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    The Journal of reproduction and development
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wei H;Wang Q;DU J;Li X;Zhang N;Cao Y;Ma W
  • 通讯作者:
    Ma W
Pak1在小鼠卵母细胞纺锤体形成中的相关性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    基础医学与临床
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李秀红;张献彩;周德山;马伟
  • 通讯作者:
    马伟
LIM kinase activity is required for microtubule organising centre positioning in mouse oocyte meiosis
LIM 激酶活性是小鼠卵母细胞减数分裂中微管组织中心定位所必需的
  • DOI:
    10.1071/rd15406
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    REPRODUCTION FERTILITY AND DEVELOPMENT
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Li,Xin;Zhu,Yubo;Ma,Wei
  • 通讯作者:
    Ma,Wei
H3 Thr3 phosphorylation is crucial for meiotic resumption and anaphase onset in oocyte meiosis
H3 Thr3 磷酸化对于卵母细胞减数分裂的减数分裂恢复和后期开始至关重要
  • DOI:
    10.1080/15384101.2015.1121330
  • 发表时间:
    2016-01-17
  • 期刊:
    CELL CYCLE
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Wang, Qian;Wei, Haojie;Ma, Wei
  • 通讯作者:
    Ma, Wei

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    张淑香

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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