老化卵母细胞组蛋白翻译后修饰改变研究进展

哺乳动物的繁殖能力通常会随着年龄的增长而下降，同时伴随着卵母细胞质量变差。表观遗传变化是哺乳动物老化的标志，由于年龄增长或者排卵后未及时受精均会产生老化的卵母细胞，而组蛋白修饰改变是卵母细胞老化的重要原因。在老化卵母细胞内组蛋白乙酰化、甲基化的改变会影响卵母细胞成熟及后续胚胎发育，使其在体细胞核移植时表现为发育不佳。在实际生产中，年龄较大的动物易产生老化卵母细胞，使其繁殖能力降低，导致畜禽饲养经济效益下降。为了提高老龄动物繁殖能力，增加畜牧养殖场经济效益，笔者主要从组蛋白乙酰化、甲基化方面阐述老化卵母细胞中组蛋白修饰的改变，旨在为更好地探究卵母细胞老化机制提供参考。     

DNA甲基化/去甲基化与哺乳动物胚胎的体外发育

DNA甲基化及去甲基化是哺乳动物表观遗传修饰的主要方式之一,与哺乳动物胚胎的发育密切相关。因此深入研究DNA甲基化与去甲基化的发生机制,对于改善早期胚胎的发育具有重要意义。本文对哺乳动物胚胎早期发育过程中的DNA甲基化动态修饰进行了综述。     

小鼠早期胚胎发育过程中的DNA去甲基化

表观遗传修饰在基因转录与表达、细胞生长与分化以及动物个体正常发育等过程中都具有重要的调控作用。表观遗传修饰发生异常,会引起机体生长发育中的各种异常。哺乳动物从精卵受精到附植前的胚胎早期发育阶段会发生重要的表观遗传重编程,主要包括DNA甲基化和组蛋白修饰。精卵受精后DNA发生主动和被动2种方式的去甲基化。本文主要综述了与DNA甲基化相关的蛋白和早期胚胎发育过程中的去甲基化机制,并对小鼠附植前胚胎发育过程中的DNA甲基化的动态变化进行了详细的论述。     

玻璃化冷冻对哺乳动物MⅡ期卵母细胞表观遗传学的影响

玻璃化冷冻作为一种操作简单、成功率高的细胞保存方式具有诸多优点，广泛应用于农业、医学、生物等领域。但相较于新鲜卵母细胞，玻璃化冷冻后的卵母细胞仍存在许多问题，如玻璃化冷冻后的卵母细胞妊娠率和产活仔率低于新鲜的卵母细胞、基因表达异常等。表观遗传学是研究基因在核苷酸序列不发生改变的情况下基因表达的可遗传变化的一门学科。表观遗传修饰在不改变DNA序列的情况下使基因和环境之间产生相互作用。在体外胚胎生产过程中，外界环境因素会对表观遗传修饰造成影响。作者从表观遗传学方面综述了玻璃化冷冻对哺乳动物MⅡ期卵母细胞DNA和全基因组甲基化、组蛋白甲基化和乙酰化、磷酸化及泛素化、基因印迹、microRNA的影响，以及玻璃化冷冻MⅡ卵母细胞后表观遗传修饰的改变对转录过程中基因的表达影响，为揭示并调控玻璃化冷冻卵母细胞后表观遗传修饰事件、进一步提高玻璃化冷冻后卵母细胞的质量提供参考。     

组蛋白H3K4me3甲基化修饰与哺乳动物早期胚胎发育

表观遗传调控是细胞分化过程中的主要机制之一,尤其在生殖细胞分化调控中尤为重要。而组蛋白甲基化修饰是表观遗传信息的重要载体和生命活动的重要调控因子,对细胞的状态和胚胎的发生与发育具有决定性的作用,就组蛋白H3K4me3甲基化修饰与哺乳动物早期胚胎发育研究进展进行了综述。     

锌对哺乳动物卵母细胞质量的影响及其作用途径

卵母细胞质量直接影响受精率、早期胚胎存活,甚至成年后的疾病。锌是动物必需微量元素之一,是迄今为止发现的动物必需微量元素中功能最多的一种,近年来科学家们发现其在卵母细胞质量调控上发挥了重要作用。研究表明,锌可通过影响成熟促进因子(MPF)活性和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路影响卵母细胞减数分裂,通过谷胱甘肽影响卵母细胞抗氧化功能,并能通过影响组蛋白和DNA甲基化水平等途径影响动物卵母细胞质量。本文就锌对哺乳动物卵母细胞质量的影响及其作用途径作一综述。     

DNA甲基化在哺乳动物卵母细胞和早期胚胎发育中的研究进展

DNA甲基化(DNA methylation)是一种动态、可逆并可以遗传的表观遗传修饰模式,主要发生在哺乳动物原始生殖细胞和早期胚胎发育过程中,能够通过高动态和协同的核酶网络附着在DNA的CpG区域,同时还通过改变调控区域的功能状态进而调控基因表达且不影响DNA序列所携带的遗传信息。DNA甲基化主要涉及基因组印迹、转座元件沉默、X染色体失活和衰老等多种关键生理过程,在哺乳动物卵母细胞和胚胎发育中发挥着重要作用。本文介绍了DNA甲基化的建立与去除机制及其生物学功能,重点阐述了DNA甲基化在哺乳动物卵母细胞和胚胎发育过程中精准生成、维持、读取和删除等动态变化过程,为进一步研究哺乳动物表观遗传调控提供参考依据。     

哺乳动物卵母细胞孤雌激活的研究

研究哺乳动物卵母细胞的激活及孤雌胚发育,对了解哺乳动物早期胚胎发育、深入细致地研究核移植技术和动物克隆技术、建立生产孤雌哺乳动物品系及加速家畜育种进程等均具有重要意义。本文主要从卵母细胞孤雌激活的机制及影响因素、不同动物卵母细胞的激活、提高卵母细胞孤雌激活效果的技术途径以及对孤雌激活的研究意义和发展前景等方面作了详尽论述,为同类研究提供参考。     

Sirt2在哺乳动物卵母细胞成熟过程的调节作用与机制研究

卵母细胞体外成熟是实施哺乳动物胚胎生物技术的基础,其成熟质量对体外受精及体细胞核移植效率至关重要,但目前卵母细胞体外成熟效率远低于体内成熟.Sirt2是一种烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依赖的组蛋白去乙酰化酶,可通过催化不同底物去乙酰化,参与调控微管动力学、染色体排列、氧化应激及能量代谢等多种生理过程.近年来,关于S...     

组蛋白乳酸化在胚胎发育和子宫内膜容受性中的作用及其研究进展

组蛋白修饰是控制各种生物活性的基本表观遗传过程。在哺乳动物卵母细胞成熟和早期胚胎发育中，组蛋白修饰调控减数分裂、胚胎发育以及细胞分化等过程。乳酸是糖酵解的最终产物，也是一种多功能信号分子。最近研究发现，乳酸通过组蛋白赖氨酸残基的乳酸化来促进基因的表观遗传调控，并且发现乳酸是组蛋白赖氨酸乳酸化的前体，从而刺激染色质的基因转录。本文综述了乳酸盐和乳酸盐诱导的组蛋白乳酸化在胚胎发育以及子宫内膜容受性等生殖过程中的作用，为进一步建立体外胚胎生产体系以及提高哺乳动物繁殖能力具有重要意义。     

表皮生长因子在雌性哺乳动物生殖过程中的作用

表皮生长因子 (EGF)是表皮生长因子家族成员之一 ,在哺乳动物生殖过程中具有重要的调节作用。在哺乳动物卵巢内有 EGF的表达并调节卵巢的功能活动 ;EGF可促进哺乳动物卵泡发育 ,加速卵母细胞的成熟 ;EGF可促进卵母细胞受精和受精卵发育的能力 ,促进胚泡腔的形成 ;EGF在许多哺乳动物的子宫内均有表达 ,并参与胚胎着床过程的调节。 EGF可能以自分泌或旁分泌的形式参与卵泡发育、卵母细胞成熟、子宫内膜增殖、早期胚胎发育及胚胎着床等过程的调节。文章对 EGF在雌性哺乳动物卵泡发育、卵母细胞成熟、早期胚胎发育、囊胚腔扩展、胚胎着床等过程中的作用进行了概述     

内质网应激对哺乳动物卵母细胞成熟的影响研究进展

在卵母细胞成熟过程中以及胚胎着床前,具备特定功能的各类蛋白质必须在内质网(endoplasmic reticulum,ER)中完成折叠与修饰,这对于维持卵母细胞成熟和胚胎发育是至关重要的。然而,外界不良因素的刺激会破坏内质网功能,阻碍蛋白质合成,诱发ER应激和未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR),适当的应激反应有利于细胞恢复功能。卵母细胞和早期胚胎对各类外源刺激高度敏感,多项研究表明ER应激和UPR信号影响卵母细胞成熟和胚胎着床前发育。论文总结了ER应激、UPR信号通路及其在哺乳动物卵母细胞成熟和胚胎着床前发育中的作用和机制的现状,以期为卵母细胞体外发育成熟及人类生殖临床提供借鉴。     

低氧分压通过低氧诱导因子(HIF)影响卵母细胞的体外成熟和早期胚胎的发育

卵母细胞和早期胚胎的体外培养(IVC)是哺乳动物胚胎工程的一项关键技术,是生殖生物学和转基因与克隆技术等生物技术研究的基础.影响卵母细胞和早期胚胎体外培养的因素包括培养液组成成分、离子浓度和渗透压,培养环境气相组成和温度等.最近研究表明,培养系统中的氧分压可以显著影响胚胎的发育,而这种影响主要由低氧诱导因子(hypoxia-inducible factor,HIF)进行调控.作者综述了氧分压及HIF对卵母细胞和早期胚胎体外发育的影响,并对HIF的结构及调控机制进行讨论,为研究低氧培养技术在卵母细胞和早期胚胎体外培养中的应用提供依据.     

HDAC1和HDAC2对小鼠卵母细胞组蛋白去乙酰化的作用

旨在探索组蛋白去乙酰化酶1 (histone deacetylase 1,HDAC1)和组蛋白去乙酰化酶2 (histone deacetylase 2,HDAC2)在卵母细胞减数分裂期组蛋白去乙酰化过程中的作用。首先利用免疫荧光技术,检测HDAC1与HDAC2在体细胞及卵母细胞不同时期的表达分布,然后分别利用抑制剂抑制HDAC1和HDAC2的活性,观察其对卵母细胞组蛋白去乙酰化的作用。结果:HDAC1与HDAC2分布在间期的体细胞和卵母细胞的细胞核中,但分裂期细胞中只有卵母细胞染色体上存在HDAC1的表达,抑制酶活性后该HDAC1的表达也消失;在小鼠卵母细胞第一次减数分裂双线期(germinal vesicle stage,GV期)卵母细胞体外成熟液中添加TSA (trichostatin A,HDACs广谱抑制剂)、Pyroxamide (HDAC1特异性抑制剂)、Santacruzamate A (HDAC2特异性抑制剂),发现Pyroxamide和Santacruzamate A均能显著抑制卵母细胞减数分裂过程中组蛋白乙酰化修饰的去除,但未能达到广谱抑制剂的抑制效果。研究表明,小鼠卵母细胞在减数分裂组蛋白去乙酰化过程中,HDAC1和HDAC2均具有组蛋白去乙酰化的作用,且与HDAC2相比,HDAC1发挥着主要的去乙酰化作用,这为组蛋白去乙酰化作用机理提供理论参考。     

核移植兔研究进展

哺乳动物胚胎细胞核移植(NuclearTransplantation,NT)是指将动物早期胚胎卵裂球以显微手术和细胞融合的方法移植入去核的卵母细胞,并使其能正常分裂、发育成为新个体的技术。核移植技术对于研究动物繁殖和胚胎在发育过程中的核质互作有重要意义。尽管核移植在多种动物都已...     

DNA甲基化动态模式在重编码过程中的作用

DNA甲基化作为主要的表观遗传修饰方式在细胞分裂与分化过程中扮演着重要角色。在生殖细胞生成与胚胎的早期发育过程中,DNA甲基化具有动态变化的特征,其动态模式直接影响细胞核重编码程序的,控制胚胎的成活率及发育状况。本文综述了DNA甲基化修饰在核重编程过程中的动态模式、相关酶及甲基化结合蛋白的作用模式等。     

脂滴功能及其与卵母细胞成熟和胚胎发育的关系研究进展

脂滴不仅是真核细胞内贮存甘油三酯和胆固醇酯等中性脂质的重要细胞器,也是细胞代谢和细胞器质量控制的中心调控者,参与细胞能量代谢、类固醇激素合成、内质网应激、线粒体功能以及生物膜结构形成等过程的调控。目前认为脂滴合成于内质网,并以出芽的方式进入细胞质。脂滴是呈动态分布的细胞器,其数量、大小以及分布受细胞获得营养物质和代谢状态影响。众所周知,哺乳动物卵母细胞含有脂滴,且卵母细胞中含有足够数量的脂滴与卵母细胞成熟和早期胚胎发育密切相关。更重要的是,最近的研究表明,脂滴在胚胎附植着床过程中发挥了至关重要的作用,即使卵母细胞中脂滴含量较低的哺乳动物,维持适量的脂滴对早期胚胎发育也很重要。因此,本文综述了脂滴的合成与分布,分析了脂滴的主要功能,重点阐述脂滴在动物卵母细胞成熟和早期胚胎发育期间的关键作用,并讨论脂滴卵母细胞和胚胎内脂滴含量与胚胎滞育持续时间的关系,以期为通过调控脂滴代谢而增强卵母细胞质量和胚胎发育能力,进而提高动物繁殖性能提供理论基础。     

DNA甲基化、组蛋白修饰与基因沉默

DNA甲基化、组蛋白去乙酰化和H3K9甲基化是3种最典型的与染色质凝聚状态有关的共价修饰方式，它们都与基因的沉默存在着联系，近年来的研究主要集中于DNA甲基化与各种组蛋白修饰之间的关系，以及染色质阻遏状态的自身强化循环关系上。组蛋白去乙酰化和H3K9甲基化可能有助于DNA甲基化模式的建立，此外，研究结果还显示CpG甲基化和其它组蛋白修饰存在相互作用。     

哺乳动物体内、外生产胚胎的表观遗传差异研究进展

体外胚胎生产作为一项高效的辅助生殖技术,对优质种质资源的保存利用及遗传改良具有重要意义。但与体内生产胚胎相比,体外生产胚胎在培养过程中出现生长发育缓慢、卵裂率低、凋亡比例增加等问题,移植后伴随着胎盘肥大、孕期延长等问题,还可能出现早产、出生体重降低、巨胎综合征(LOS)等,这与基因表达异常和表观遗传修饰异常有重要关系。文章简单回顾了近年来表观修饰学在体内、外生产胚胎的研究进展,主要介绍了印记基因的表观修饰、DNA甲基化及组蛋白乙酰化在哺乳动物体内、外生产胚胎之间的差异,简述了微阵列技术在体内、外生产胚胎之间的应用,以期找到导致体内、外胚胎质量差异的关键印记基因及其作用途径,探讨体外生产胚胎质量低于体内胚胎的原因,进而改善体外胚胎生产体系。     

新鲜、玻璃化冷冻牛卵母细胞体外受精囊胚全基因组甲基化模式初探

旨在初步分析新鲜及玻璃化冷冻牛卵母细胞体外受精囊胚全基因组甲基化模式。本研究采用单细胞全基因组甲基化测序技术(scWGMS)检测新鲜、玻璃化冷冻牛卵母细胞体外受精囊胚全基因组甲基化水平和差异甲基化区域(DMR),探讨两者之间DNA甲基化水平上的差异。结果表明,新鲜卵母细胞体外受精囊胚的整体甲基化水平显著高于玻璃化冷冻卵母细胞体外受精囊胚的整体甲基化水平(P<0.05)。采用基因本体分析(GO)和相关信号通路(KEGG)对143个DMRs分析,发现生物学过程主要显著富集在新陈代谢、生长发育、细胞定位、细胞刺激反应等,通路主要富集在生长发育、核酸结合及组蛋白乙酰化上,并筛选出几个与之相关的候选基因(FARP2、PI4KA、FAM3D、NCOR2、ZNF827等)。本研究初步发现,玻璃化冷冻牛卵母细胞体外受精囊胚的全基因组甲基化水平显著降低,且DMR区域主要集中在ATP结合、生长发育及组蛋白乙酰化,为提高玻璃化冷冻卵母细胞体外受精囊胚质量提供信息参考。