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ELMOD2是ELMO蛋白家族成员之一,人类ELMO蛋白家族现有六个成员,包括 ELMOD1,ELMOD2,ELMOD3,ELMO1,ELM02 和 ELM03。通过同源性比较归为两个亚类:ELMODs和ELMOs亚家族。ELMOD1-3都有一个保守的“催化性精氨酸残基”,具有GTPase激活功能;而ELMO1-3除有一个保守的ELMO结构域外,还有一个未知功能的3361结构域及一个PH结构域,但没有保守的“催化性精氨酸残基”。目前已有研究比较了人类ELMOD1-3对六种ARF GTPases水解GTP的激活能力,发现ELMOD2的活性最强。现虽有报道证实ELMOD2是成熟卵母细胞的母源因子,但其在生殖方面的相关功能尚不清楚。因此,本研究对Elmod2在小鼠卵母细胞中的功能进行了细致研究,并对其作用机制进行了初步探讨。我们首先分析了 Elmod2在小鼠卵巢及卵母细胞中的表达情况,发现卵母细胞中Elmod2的mRNA丰度远高于其它Elmo成员,且相比颗粒细胞而言,Elmod2在卵母细胞中有明显表达优势;21天小鼠卵巢的免疫荧光结果显示Elmod2富集在卵母细胞的皮质及生发泡区域;卵母细胞的免疫荧光结果显示,Elmod2在GV期主要分布在生发泡区,其它各期主要分布在纺锤体区域;Westernblot结果显示Elmod2在第3天(原始卵泡装配期)和第21天(第一批卵泡成熟期)的小鼠卵巢中表达量相对较高,且在各期卵母细胞的表达水平相对稳定。为了明确Elmod2在小鼠卵母细胞中的功能,我们用特异性siRNA干扰Elmod2蛋白表达,RT-PCR及Western blot结果均显示了较高的干扰效率。随后,我们利用免疫荧光技术对Elmod2敲降后处于减数分裂8小时和16小时的卵母细胞发育情况进行分析,发现与对照相比,实验组卵母细胞减数分裂进程显著延迟,此外,还出现了不同程度的纺锤体异常及染色体排列散乱的现象;染色体延展实验显示,干扰Elmod2表达后,卵母细胞出现非整倍体;体外受精实验提示,Elmod2敲降后,卵母细胞受精率及双原核率明显下降,这些结果表明Elmod2蛋白可调控卵母细胞减数分裂及受精过程。最后,我们对上述现象的分子机制进行了初步探讨。根据现有报道,Elmod2是Arl2有效的GTP酶激活蛋白,且Arl2在线粒体功能及ATP能量维持方面发挥着重要作用。于是,我们通过Mito tracker标记线粒体及测定ATP水平后发现,干扰Elmod2表达可造成卵母细胞胞质内的线粒体分布异常且ATP水平显著下降;同时,免疫荧光结果显示Elmod2与Arl2存在共定位关系。此外,我们还利用Elmod2抗体在卵母细胞全蛋白中进行了免疫共沉淀实验,通过Mass-spec技术鉴定出另一种可能的相互作用蛋白Arf5。免疫荧光结果显示Elmod2同样与Arf5存在共定位关系,并且干扰Elmod2表达后可造成Arf5的原有定位信号明显增强,提示二者间的确存在相互作用关系。综上所述,Elmod2是一个在卵母细胞中特异表达并可与Arl2和Arf5相互作用,通过调节线粒体分布和ATP水平,从而影响纺锤体组装及染色体排列,进而实现对卵母细胞减数分裂成熟和受精过程调控的关键性蛋白。