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中科院水生所揭示类泛素分子Nedd8调控斑马鱼卵巢和第二性征发育的机制

信息来源:中科院水生所  发布时间: 2020-12-28   点击数:保护视力色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)

Nedd8是一种类泛素分子,它在E1、E2和E3等一系列酶的酶促作用下,与靶标蛋白共价结合,引起靶标分子的Neddylation修饰,从而影响靶标蛋白的活性、稳定性或细胞定位。然而由于动物模型的欠缺,迄今,研究人员对Nedd8的在体生物学功能还缺乏系统了解。

中国科学院水生生物研究所鱼类低氧生物学学科组博士生于光晴等,利用CRISPR/Cas9技术,在斑马鱼中敲除了nedd8基因。他们在Nedd8基因缺失的纯合子中发现:雌性纯合子的卵子发生存在严重障碍、卵原细胞的成熟受到干扰,此外,在雌性纯合子的胸鳍上生长出原本只在野生型雄性斑马鱼胸鳍上才出现的生殖节。这一表型与他们先前在雄性激素受体基因(ar)敲除的斑马鱼上观察到的表型相反。在雄性激素受体基因(ar)敲除斑马鱼雄鱼的胸鳍上,没有生殖节的生成。由此推测,Nedd8与雄性激素受体可能存在互作关系。通过基因双敲除实验证实,缺失一个拷贝雄性激素受体基因可以部分拯救Nedd8基因缺失纯合子雌性斑马鱼的表型,其中包括:卵子发生和卵巢发育恢复正常、卵子受精率提高、生殖节消失等等。这从遗传学的角度,证明了nedd8与雄性激素受体的交互作用。

进一步分析发现,在细胞中过表达nedd8,能抑制雄性激素受体的转录活性。通过体外和在体Neddylation修饰分析发现,斑马鱼雄性激素受体存在Neddylation修饰。通过基因点突变分析,他们鉴定到斑马鱼雄性激素受体的Neddylation修饰主要发生在K475和K862位点,特别是证实了K862是斑马鱼雄性激素受体上的一个特异性Neddylation修饰位点。

这一研究工作不仅阐释了Nedd8的在体生物学功能和分子机制,还发现了雄性激素受体的过度激活对斑马鱼卵巢和第二性征发育的影响。该工作以“Zebrafish nedd8 facilitates ovarian development and the maintenance of female secondary sexual characteristics via suppression of androgen receptor activity”为题,于2020年9月25 日,在线发表于Development。该研究得到中科院先导专项A、国家自然科学基金重点项目、创新群体项目和“蓝色粮仓”重点研发计划等项目的支持。