來自浙江大學(xué)、中科院動物研究所的研究人員證實，CRL4–DCAF1 E3泛素連接酶通過操控蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A, PP2A)降解，控制了卵母細胞減數(shù)分裂成熟。這一重要的研究發(fā)現(xiàn)發(fā)布在8月18日的《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。

這篇論文的通訊作者是浙江大學(xué)的范衡宇（Heng-Yu Fan）教授。范教授長期從事哺乳動物生殖生物學(xué)研究，相關(guān)研究發(fā)表在Science, Development, Cancer Research, Molecular Endocrinology等國際生物學(xué)和生殖內(nèi)分泌學(xué)權(quán)威期刊上。

為了能夠生成具有正常數(shù)量染色體的可受精卵子，卵母細胞的有絲分裂受到精細的調(diào)控。減數(shù)分裂過程失調(diào)控可導(dǎo)致非整倍體及胚胎發(fā)育異常。E3泛素連接酶通過觸發(fā)特異的蛋白質(zhì)發(fā)生降解，在減數(shù)分裂和有絲分裂細胞周期中起著至關(guān)重要的作用。

從酵母到人類，CRL4 E3泛素連接酶在進化上保守。它的核心元件包括充當支架的cullin 4A或B，接頭蛋白DDB1，及環(huán)指蛋白ROC1/2。通過與它的90多個底物接頭蛋白DCAFs形成蛋白質(zhì)復(fù)合物，CRL4調(diào)控了廣泛的細胞過程。

在以往的研究中，范衡宇教授課題組構(gòu)建出了卵母細胞特異性的Ddb1和Dcaf1基因敲除小鼠，發(fā)現(xiàn)CRL4與它的一個底物接頭蛋白DCAF1（又稱作VPRBP）形成復(fù)合物調(diào)控基因組DNA的羥甲基化，維持了卵母細胞生存并促進了受精后受精卵的基因組重編程。有意思的是，盡管這些基因敲除小鼠在年輕時可以響應(yīng)外源性促性腺激素排卵，其中大多數(shù)排出的卵母細胞形態(tài)異常。這表明，除了維持休眠卵母細胞存活，CRL4DCAF1還是卵母細胞減數(shù)分裂成熟至關(guān)重要的調(diào)控因子。

在這篇新文章中，研究人員調(diào)查了CRL4DCAF1在調(diào)控哺乳動物卵母細胞減數(shù)分裂成熟中的生理功能及生物化學(xué)機制。他們證實CRL4通過介導(dǎo)PP2A支架亞基PP2A-A被蛋白酶體降解控制了卵母細胞減數(shù)分裂成熟。特異性刪除卵母細胞DDB1或DCAF1可導(dǎo)致減數(shù)分裂恢復(fù)延遲，無法完成第一次減數(shù)分裂。PP2A-A亞基累積于DDB1或DCAF1刪除的卵母細胞中，抑制了第一次減數(shù)分裂過程中除去粘連蛋白（cohesin）及同源染色體分離。化學(xué)生物學(xué)分析顯示，CRL4DCAF直接與PP2A-A結(jié)合，導(dǎo)致了PP2A-A多泛素化和蛋白酶體降解。而刪除Ppp2r1a則可挽救DDB1/DCAF1缺失導(dǎo)致的減數(shù)分裂缺陷。

這些研究結(jié)果第一次證實了， CRL4DCAF1 E3泛素連接酶通過控制PP2A-A降解，促進了減數(shù)分裂細胞周期，其在調(diào)控卵母細胞減數(shù)分裂及雌性生育力方面發(fā)揮著至關(guān)重要的生理作用。