人类ZP2基因突变导致卵子透明带结构异常及精子结合障碍的分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81901553
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0420.辅助生殖
  • 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

Fertilization failure is a serious disorder which leads to infertility and sterility, and is also a recurrent problem for about 5-10% of routine in vitro fertilization (IVF) cycles. Although fertilization failure occurs at different IVF stages, sperm-zona binding and penetration has been reported as a chief cause. Nevertheless, the molecular mechanisms underlying fertilization failure remain largely unknown. We have recently identified an oocyte-specific gene ZP2 as a novel causative gene for human fertilization failure. Homozygous mutations in ZP2 resulted in a thin zona pellucida (ZP) exhibiting defective sperm-binding (Dai Can et al. Genetics in Medicine. 2018). Since ZP2 is a component of ZP and the primary receptor for sperm, we hypothesize that the mutations lead to a C-terminal truncated ZP2 protein which is unable to secrete and incorporate into the extracellular ZP matrix. Moreover, within cells, the truncated ZP2 prematurely interacts with other ZP proteins and thus partially hinder their secretion and incorporation, which results in a structurally abnormal and dysfunctional ZP. In this study, the effects of ZP2 mutations on secretion and incorporation of ZP2 and other ZP proteins will be evaluated by functional experiments in CHO cells and subsequently assessed in mouse and human oocytes (physiological condition). Next, the role and importance of each element located in the C-terminal region of ZP2 protein would be analyzed by using a series of vectors expressing gradually C-terminal truncated ZP2. This study could provide novel insights into the molecular mechanisms underlying fertilization failure, and significantly, it would offer valid experimental supports for using ZP2 as a diagnostic marker for fertilization failure.
受精失败是一种由精卵融合障碍导致的严重不孕不育疾病,在体外受精治疗中的发生率为5-10%,是目前生殖治疗面临的重大难题。已知精卵结合和穿透障碍是受精失败主因,但其分子机制尚不明确。申请人在前期研究中发现了人类卵子受精失败的新致病基因ZP2,其纯合突变引发卵子透明带(ZP)结构紊乱及精子结合障碍。由于ZP2是ZP的重要成分和一种精子受体,根据预实验结果,我们提出致病机制假说:突变后C-端截短的ZP2蛋白在细胞内滞留,不能正常分泌和参与ZP基质组装,同时阻碍其他ZP蛋白的分泌,从而导致ZP结构和功能缺陷。为了验证这一科学假说,本项目拟通过体外细胞模型及小鼠和人卵模型(生理水平)探讨疾病相关突变对ZP2及其他ZP蛋白分泌和组装ZP的影响;然后,通过构建C-端不同位置截短的突变体揭示该区域中各功能元件的作用。本项目将为受精失败提供新的分子机制,并为ZP2作为受精失败诊断标记的临床应用提供科学依据。

结项摘要

哺乳动物受精起始于精子与卵子透明带(zona pellucida, ZP)的结合和穿透,研究数据显示精卵识别和穿透障碍是受精失败的主要原因,在受精失败周期中的占比高达52%。ZP是围绕在哺乳动物卵母细胞外的一层基质,在卵母细胞生长、受精和胚胎发育过程中发挥重要作用。近十年来,越来越多的ZP基因突变被发现与女性不孕和卵母细胞ZP异常有关,但是ZP基因突变与女性不孕以及ZP异常的因果关系有待明确,致病机制有待阐明。本项目以透明带异常的不孕女性及其携带的ZP1-3基因突变为对象,在CHO细胞模型以及患者卵巢和卵母细胞中明确了C端功能元件不是人ZP1-3蛋白细胞外分泌所必需的,C端功能元件缺失的ZP蛋白可以胞外分泌但是不能参与ZP基质组装。后续我们以“胶冻状”透明带卵母细胞为研究对象,对该异常类型ZP的形成机制及其对卵母细胞发育潜能的影响进行了研究。本项目成果为女性不孕和卵子透明带异常患者的表型鉴定、遗传病因筛查、变异效应评估等提供实验依据,为透明带组装和精卵结合机制研究提供了方向和思路。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Case Report: A Novel Heterozygous ZP3 Deletion Associated With Empty Follicle Syndrome and Abnormal Follicular Development.
与空卵泡综合征和卵泡发育异常相关的新型杂合 ZP3 缺失
  • DOI:
    10.3389/fgene.2021.690070
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Frontiers in genetics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Chen Y;Wang Z;Wu Y;He W;Du J;Cai S;Gong F;Lu G;Lin G;Dai C
  • 通讯作者:
    Dai C

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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

        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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