《減數分裂程式性DNA雙鏈斷裂產生相關蛋白質篩選》是依託中國科學技術大學，由張遠偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：減數分裂程式性DNA雙鏈斷裂產生相關蛋白質篩選
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張遠偉
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
同源染色體的相互識別、配對、聯會及重組是減數分裂的核心事件，也是減數分裂同源染色體正確分離的基礎，其準確進行則依賴於程式性DNA雙鏈斷裂（DSB）的存在。參與減數分裂程式性DSB形成的蛋白質有兩類，一類決定DSB能否形成，如SPO11；另一類調控DSB形成的數量及位置，如PRDM9。在低等生物如芽殖和裂殖酵母中，已分別發現14和13種決定減數分裂程式性DSB產生的蛋白，而在哺乳類如小鼠中僅發現4種。那么小鼠還有哪些蛋白質、以及如何決定/調控減數分裂程式性DSB的產生？ 本研究擬用液質聯用技術，尋找在第一波生精波中Spo11敲除和野生型小鼠睪丸間差異表達的蛋白質；並利用生物信息學、表達定位、與已知DSB產生關鍵蛋白間的相互作用分析和條件性基因敲除小鼠等手段，對其進行篩選，以期發現一批新的減數分裂程式性DSB產生功能蛋白，並研究其功能，為相關不育症患者發病機制的探索和診治提供新思維、新靶點。
結題摘要
減數分裂的正常進行取決於同源染色體正常的配對、聯會、重組及正常分離，而這些事件的完成都依賴於程式性DSB的形成。以小鼠為模型，發現減數分裂前期程式性DSB產生相關蛋白質並研究其作用機制，不但有助於闡釋減數分裂程式性DSB產生的分子基礎和調控機制，也可為了解人類相關不育症的發病機制、實現準確診治提供理論指導和侯選分子。因此，我們利用蛋白質組學及生物信息學等手段，結合精母細胞表面微鋪展和減數分裂遺傳重組等技術，以DSB形成和修復相關基因敲除小鼠為模型，尋找與減數分裂程式性DSB形成相關因子。 通過蛋白質組學等方法鑑定了基因敲除小鼠和野生型小鼠睪丸的蛋白質譜，並利用新開發的基因分析注釋的資料庫- Meiosis Online，對鑑定的蛋白按照功能和表達定位信息進行了分類和注釋。在此基礎上，結合睪丸組織轉錄組和小RNA測序，我們發現了①已知的DSB產生修復相關蛋白ATM、SOS1、SUN1；②潛在DSB產生修復相關蛋白Ube2i、GM960等。同時，我們利用自主開發的小RNA組學數據分析工具DeAnnIso對Spo11敲除小鼠和野生型小鼠睪丸小RNA測序數據進行分析發現，Spo11敲除小鼠睪丸中有更多的3’端增加和序列內部編輯的miRNA異構體isomiRs，如其中一例種子序列中存在“A-G”替換的isomiR - iso-miR-30a-5p可以特異性的識別Spo11介導DSB產生和修復過程中的關鍵組分DNA聚合酶 β（Polb）。此外，我們製備了Gm960的敲除小鼠，發現Gm960敲除後小鼠不育，小鼠睪丸明顯變小，精母細胞染色體聯會異常，無法產生DSB，產生類似Spo11敲除的表型。綜上所述，我們的研究不僅首次提出了DSBs修復相關蛋白新的表達調控機制，而且發現了新的DSBs產生關鍵蛋白-Gm960，並在小鼠模型中對其功能進行了深入研究，為了解人類相關不育症的發病機制提供理論基礎，為不育症患者的分子診斷和對症治療提供新的候選分子和潛在靶點。
