导致不孕不育、自然流产和出生缺陷的一个重要因素是女性卵母细胞成熟发育异常。寻找和探究调节卵母细胞成熟的关键因子和相关通路对人类辅助生殖和胚胎发育意义重大。HDACs家族中多个成员可通过调节组蛋白修饰参与卵母细胞的成熟过程。其中,HDAC6是参与卵母细胞成熟的关键因子之一。然而,其调节卵母细胞成熟的机制尚未完全阐明。HDAC11是调节哺乳动物细胞有丝分裂进程的重要分子,但关于其是否在减数分裂中发挥作用及相关机制仍然知之甚少。本研究通过添加HDAC6和HDAC11的特异性抑制剂,分析其对卵母细胞成熟、减数分裂元件组装、mRNA表达以及组蛋白修饰的影响,为揭示HDAC6和HDAC11在卵母细胞成熟中的重要作用提供理论和实验依据。主要研究内容和结果如下:1.抑制HDAC6影响小鼠卵母细胞成熟以及mRNA的表达我们首先检测了HDAC6在卵母细胞中的表达及其启动子DNA甲基化情况,分析了其表达模式。接下来添加HDAC6的抑制剂TubA处理卵母细胞,研究抑制HDAC6对卵母细胞成熟和mRNA表达的影响。结果发现:1)HDAC6在GV和MII期卵母细胞中呈现相似的高表达,对应其启动子DNA的低甲基化;2)与对照组(71.7±1.3%)相比,0.1μg/mL和10μg/mL TubA处理组卵母细胞的成熟率(47.3±0.8%;3.17±2.0%)显著降低。同时,TubA处理导致纺锤体/染色体排列和K-MT结合异常比例显著升高。不仅如此,TubA处理还在激活了SAC的表达;3)单细胞转录组测序结果显示:TubA处理导致卵母细胞中121个基因表达下调,212个基因表达上调。其中与细胞周期相关基因CCNB1、CDK2、SMAD3、YWHAZ以及DNA甲基化相关基因DNMT1和DNMT3B在TubA处理后均显著下降。上述结果表明,HDAC6在卵母细胞中的表达受其启动子甲基化水平调控,抑制HDAC6可以破坏卵母细胞减数分裂元件的组装并对mRNA的表达产生影响。2.抑制HDAC6影响小鼠卵母细胞成熟过程中的组蛋白表观遗传学修饰为进一步分析HDAC6影响卵母细胞成熟的机制,我们检测了HDAC6抑制剂TubA和Tubacin对α-tubulin乙酰化和组蛋白修饰(乙酰化、磷酸化和甲基化)的影响,同时分析了组蛋白乙酰化和磷酸化间的相互作用。研究结果显示:1)与对照组相比,TubA和Tubacin处理均可导致卵母细胞的α-tubulin和H4K16乙酰化水平显著升高;2)TubA处理在升高H4K16乙酰化水平的同时也导致H3磷酸化水平降低。反之,采用H3T3磷酸化激酶的抑制剂5-ITu在降低H3T3磷酸化水平的同时,也导致H4K16乙酰化水平显著升高。3)抑制HDAC6导致H4K5,H4K12和H3K4乙酰化水平以及H3K9me3水平显著升高,而对H3K4me3的水平未见显著影响。总之,抑制HDAC6影响了α-tubulin乙酰化水平以及组蛋白乙酰化、磷酸化和甲基化修饰,这些表观遗传学变化可能是HDAC6调节卵母细胞减数分裂元件组装以及mRNA表达的潜在分子机制;在卵母细胞中H4K16乙酰化和H3磷酸化之间存在互斥作用。3.HDAC11通过降低H4K16及α-tubulin乙酰化水平促进小鼠卵母细胞减数分裂元件组装我们首先检测了HDAC11在卵母细胞中的表达情况。同时通过添加HDAC11特异性抑制剂JB3-22处理卵母细胞,研究HDAC11被抑制后对卵母细胞成熟和组蛋白修饰的影响。结果发现:1)在卵母细胞可以检测到HDAC11的表达,HDAC11在GVBD期的卵母细胞中表达与GV期相似,而在MI和MII期卵母细胞中的表达则显著低于GV期卵母细胞(P<0.01);2)抑制HDAC11显著影响卵母细胞的GVBD和成熟率。JB3-22处理组卵母细胞中纺锤体排列/染色体组装,K-MT结合异常比例显著升高。同时,JB3-22处理还影响了卵母细胞SAC的激活及其功能;3)进一步通过免疫荧光染色和WB检测发现抑制HDAC11显著升高了α-tubulin和H4K16的乙酰化水平。综上,HDAC11是参与调节卵母细胞成熟的重要因子。其对准确的染色体/纺锤体排列,K-MT结合以及SAC的功能发挥重要作用。这一作用可能是通过去乙酰化α-tubulin和H4K16实现的。