卵母细胞激活过程中钙信号和线粒体代谢相互调节机制的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81901477
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0413.卵母细胞发育、成熟、受精及其异常
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Abnormal body metabolism such as hypertension, hyperglycemia and hyperlipidemia will cause long-term stress in the oocyte endoplasmic reticulum and mitochondria, which seriously damage the quality of oocytes, leading to more ovulation disorders and lower pregnancy rates in women. After oocyte fertilization, the Ca2+ elevation in the cytoplasm is first initiated, and then the energy supplier mitochondria transition from the resting state to the excited state. However, there are few reports on the mechanism of Ca2+ and mitochondrial interaction during fertilization. Our previous study showed that the [Ca2+]i oscillations were significantly inhibited after mitochondria were depolarized during oocyte activation. This indicates that the maintenance of the [Ca2+]i oscillations requires continuous supply of energy. In this study, by using inhibitors of various Ca2+ channels on different membranes, we will observe disturbed [Ca2+]i oscillations patterns, mitochondrial metabolism deregulations during oocyte activation process, to study the mechanism by which mitochondrial energy metabolism is initiated by [Ca2+]i oscillations. The research results of this project can not only provide a new understanding for regulation of mammalian oocyte mitochondria by Ca2+, but also provide a theoretical basis for improving the quality of clinically assisted reproductive embryos and treating infertility.
高血压、高血糖和高血脂等代谢异常会造成卵母细胞内质网和线粒体等细胞器长期处于应激状态,严重损伤卵母细胞质量,导致妇女生殖力下降。卵母细胞受精激活首先启动细胞质中Ca2+浓度升高,随后线粒体从整体静息状态向激发状态转变。但有关卵母细胞激活过程中Ca2+和线粒体相互调控的机制还鲜有报道。前期研究结果表明,线粒体去极化可以明显抑制卵母细胞激活后的[Ca2+]i振荡,说明[Ca2+]i振荡的长期维持需要能量供应。本研究拟采用不同Ca2+通道抑制剂,扰乱[Ca2+]i振荡模式,观察线粒体代谢在卵母细胞激活过程中的变化,推测[Ca2+]i振荡启动线粒体能量代谢的机制,并尝试补偿体外成熟MII卵母细胞中Ca2+积累,提升卵母细胞激活效率。本项目研究成果不仅可以为理解哺乳动物卵母细胞Ca2+变化和线粒体功能相互调控机制提供新的认识,且可为提高临床辅助生殖胚胎质量,治疗女性不孕提供理论依据。

结项摘要

卵母细胞激活效率低下是受精和胚胎发育失败的最大挑战。卵母细胞停滞在第二次减数分裂的中期,直到受精起始[Ca2+]i振荡,恢复并完成第二次减数分裂,形成受精卵。线粒体功能和细胞内[Ca2+]i振荡是影响卵母细胞发育潜能的两个关键因素,而Ca2+在卵母细胞激活的调节过程中起关键作用。我们旨在了解卵母细胞中线粒体功能与Ca2+信号之间的相关性。.首先,我们使用了位于膜上的各种Ca2+通道抑制剂,包括SERCAs、TRPM7、T型Ca2+通道、Orai1抑制剂,以研究它们在卵母细胞激活过程中的作用。结果表明,SERCAs、TRPM7和T型Ca2+通道对于启动和维持[Ca2+]i振荡非常重要。.线粒体代谢从静止状态到激发态的转变需要[Ca2+]i振荡。三个线粒体膜定位Ca2+通道抑制剂包括抑制剂RU360、CGP37157和Erastin使MCU、NCLX和VDAC失活。Erastin和CGP37157均抑制线粒体活性,同时减弱了[Ca2+]i/[Ca2+]m振荡,从而引起发育阻滞。因此,NCLX和VDAC是调节卵母细胞激活的两种线粒体相关Ca2+转运蛋白。.Ca2+,尤其是线粒体基质中的Ca2+([Ca2+]m),在线粒体能量补充中起着关键作用。引入编码的线粒体基质Ca2+探针(Mt-GCaMP6s),以观察卵母细胞成熟和激活过程中[Ca2+]m的动态变化。我们发现,在卵母细胞成熟过程中,围绕细胞核的活跃线粒体显示出更高的[Ca2+]m。在卵母细胞孤雌激活过程中,Ca2+动态变化的模式在细胞质和线粒体中是同步的。卵母细胞染色体周围较高的[Ca2+]m线粒体可能在刺激线粒体能量以钙调蛋白反应性卵母细胞纺锤体形成中具有潜在作用。而在细胞质和细胞核区域中同步的Ca2+功能对于卵母细胞有序激活很重要。.综上,卵母细胞的Ca2+和线粒体代谢之间存在紧密的相互调控关系。改善Ca2+和线粒体调控途径有望提升临床卵母细胞体外激活效率,提升辅助生殖成功率。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effects of mitochondria-associated Ca2+ transporters suppression on oocyte activation
线粒体相关 Ca2 转运蛋白抑制对卵母细胞活化的影响
  • DOI:
    10.1002/cbf.3571
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Cell Biochemistry and Function
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Wang Feng;Li Ang;Li Qian-Nan;Fan Li-Hua;Wang Zhen-Bo;Meng Tie-Gang;Hou Yi;Schatten Heide;Sun Qing-Yuan;Ou Xiang-Hong
  • 通讯作者:
    Ou Xiang-Hong
Regulation of [Ca2+]i oscillations and mitochondrial activity by various calcium transporters in mouse oocytes
小鼠卵母细胞中各种钙转运蛋白对 [Ca2 ]i 振荡和线粒体活性的调节
  • DOI:
    10.1186/s12958-020-00643-7
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Reproductive Biology and Endocrinology
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Wang Feng;Li Ang;Meng Tie-Gang;Wang Le-Yun;Wang Li-Juan;Hou Yi;Schatten Heide;Sun Qing-Yuan;Ou Xiang-Hong
  • 通讯作者:
    Ou Xiang-Hong
Effects of Various Calcium Transporters on Mitochondrial Ca2+ Changes and Oocyte Maturation
各种钙转运蛋白对线粒体 Ca2 变化和卵母细胞成熟的影响
  • DOI:
    10.1002/jcp.30327
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Journal of Cellular Physiology
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wang;Feng;Fan;Li-Hua;Li;Ang;Dong;Feng;Hou;Yi;Schatten;Heide;Sun;Qing-Yuan;Ou;Xiang-Hong
  • 通讯作者:
    Xiang-Hong
Mitochondrial Ca(2 +) Is Related to Mitochondrial Activity and Dynamic Events in Mouse Oocytes.
线粒体 Ca2 与小鼠卵母细胞线粒体活性和动态事件相关
  • DOI:
    10.3389/fcell.2020.585932
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in cell and developmental biology
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Wang F;Meng TG;Li J;Hou Y;Luo SM;Schatten H;Sun QY;Ou XH
  • 通讯作者:
    Ou XH

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其他文献

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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • DOI:
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    2018
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    毕胜利
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • DOI:
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    2017
  • 期刊:
    职业卫生与应急救援
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张镏琢;王峰;吴子俊;黄红英;谢立亚;李智民;冯文艇
  • 通讯作者:
    冯文艇

其他文献

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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

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          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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