【摘 要】
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在哺乳动物卵子发生过程中,活跃的转录和翻译活动为卵母细胞积累了大量的母源m RNA和蛋白,这些母源m RNA的胞质聚腺苷酸化和翻译激活驱动着减数分裂过程的进行。胞质聚腺苷酸化过程由多个蛋白共同调节,主要包括poly（A）聚合酶（PAP:Poly（A）polymerase）,剪切和聚腺苷酸化特异性因子（CPSF:Cleavage and polyadenylation specificity fac
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在哺乳动物卵子发生过程中,活跃的转录和翻译活动为卵母细胞积累了大量的母源m RNA和蛋白,这些母源m RNA的胞质聚腺苷酸化和翻译激活驱动着减数分裂过程的进行。胞质聚腺苷酸化过程由多个蛋白共同调节,主要包括poly（A）聚合酶（PAP:Poly（A）polymerase）,剪切和聚腺苷酸化特异性因子（CPSF:Cleavage and polyadenylation specificity factor）。在小鼠卵母细胞发育过程中,不同的母源m RNA并不是同时被聚腺苷酸化并翻译成蛋白,胞质聚腺苷酸化的时空特异性受到m RNA的3?-UTR上顺式元件的调控,主要包括聚腺苷酸化信号（PAS:Polyadenylation signal）和细胞质聚腺苷酸化元件（CPE:Cytoplasmic polyadenylation element）,二者分别与CPSF复合体以及CPE结合蛋白（CPEB:Cytoplasmic polyadenylation element binding protein）结合。一直以来,人们对于卵母细胞减数分裂过程中m RNA胞质聚腺苷酸化的时空特异性调控规律以及负责调节该过程的poly（A）聚合酶均不是很清楚。在本课题的研究中,我通过使用小鼠Cpeb1,Btg4和Cnot6l m RNA的3?-UTR,破译了在减数分裂成熟过程中调控特定发育时期m RNA翻译的组合密码:（i）母源转录本在生发泡（GV:Germinal vesical）时期的翻译需要一个以上远离CPEs的PASs;（ii）距离转录本3?末端的远端和近端的PAS,只要周围没有CPEs,他们均能够有效调节GV时期的翻译;（iii）在GV期的翻译抑制和生发泡破裂（GVBD:Germinal vesical breakdown）之后的翻译激活需要至少一个临近CPEs的PASs;（iv）一个特定转录本的3?-UTR上靠近PASs的CPEs的数量和位置,决定了它在GV期卵母细胞的抑制效率。这些研究揭示了一个之前未发现的机制,即近端PAS如何调控母源转录本3?末端的聚腺苷酸化和翻译。另外我也确定了PAPα是长期寻找的在小鼠卵母细胞成熟过程中调节m RNA胞质聚腺苷酸化的poly（A）聚合酶。我的研究发现PAPα在GV期主要定位在核内,但在GVBD后分散到胞质中。抑制PAPα活性会损害胞质m RNA的聚腺苷酸化和翻译,从而阻止减数分裂细胞周期的进行。卵母细胞恢复减数分裂后,激活的CDK1和ERK1/2共同调节PAPα的三个丝氨酸残基（S537、S545和S558）的磷酸化,从而导致PAPα活性增加。该机制能够使3?-UTR上不含CPE的转录本也发生翻译激活。在GVBD之后,激活的PAPα也可以通过正反馈通路刺激其自身m RNA的聚腺苷酸化和翻译。除此之外,ERK1/2也能以3?-UTR上CPE依赖的方式促进Papola m RNA的翻译。通过这些机制,PAPα活性和蛋白水平显著增强,从而提升了整体m RNA聚腺苷酸化和翻译的水平,有利于减数分裂细胞周期的正常进行。
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