减数分裂相关基因在人卵巢中的表达和RECQL5调节RNA聚合酶Ⅱ的转录的研究

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自上个世纪50年代以来,生殖生物学和医学界普遍认为包括人类在内的成年雌性哺乳动物均不具有再生卵泡能力,其卵巢中的所有卵泡均由早期胎儿卵巢中的生殖干细胞分裂、分化发育形成。在出生后的很快一段时间里面生殖干细胞不复存在,因此卵泡数目不再增加,只会随着年龄的增加而减少,绝大部分的卵泡因为闭锁而消失,只少数卵泡能发育到成熟阶段。最近的研究显示年轻的成年小鼠骨髓细胞中存在生殖干细胞(germline stem cell,GSC),成年小鼠所具有的这种生殖干细胞能够不断分裂,并随着血液循环迁移到卵巢中,继续发育成卵泡。该研究给出多种实验证据表明小鼠卵巢中有活跃分裂的生殖细胞,这些细胞能进行减数分裂并发育成新生的卵泡,但是该研究小组尚未能证明这些新生卵泡能被正常排出,并受精发育成为个体。如果人类卵巢中也存在类似的生殖干细胞而且也能经过减数分裂形成卵泡的话,这除了是一个惊人的发现之外,还将会改写人类和哺乳动物的发育生物学教科书,对人类的生殖科学和干细胞生物学的研究价值和应用价值都是不可估量的。所以我们采用了多种方法来验证人类生殖干细胞存在的可能性。我们收集了年龄段为28-53岁的多名妇女卵巢组织,用胎儿卵巢组织作为实验对照,用分子生物学的方法研究了成人卵巢组织中可能存在的生殖干细胞和减数分裂的情况。我们RT—PCR结果表明成人卵巢组织不表达SPO11,SCP1,PRDM9,TERT和NOBOX等和减数分裂、原始卵泡发育以及迅速增殖的细胞相关分子标记。我们用完全相同的免疫组织化学的方法可以轻易的检测到早期胎儿组织中SCP3阳性的正在进行减数分裂的生殖细胞,却未能发现成人卵巢组织中存在类似的细胞;胎儿中活跃分裂的生殖细胞表达OCT3/4蛋白却不表达出c—KIT,而我们并未能发现成人卵巢中存在类似的细胞;我们也用PCNA和Ki—67作为活跃增殖细胞的分子标记,也未发现有生殖干细胞样的细胞表达这两种分子标记。基于我们的以上结果,我们认为成人卵巢中存在生殖干细胞的可能性极小,也不太可能存在处于活跃的减数分裂早期的生殖细胞。如果成年小鼠骨髓/卵巢中被证实存在生殖干细胞,并能发育成成熟卵泡,这可能只是哺乳动物中的一个特例,并不具有普遍性。 RecQ解旋酶家族成员被证实有维持基因组稳定性(genome integrity)的功能,Recq15/RECQL5是RecQ家族的五个成员之一。本论文首次报道了人类RECQL5跟RNA聚合酶Ⅱ(RNAPⅡ)复合物最大的亚基RPB1,SWI/SNF复合物的成员BRG1和DTX3L等蛋白的直接结合,且重点研究了RECQL5蛋白跟RPB1之间结合的生物学功能。我们首先分离了含有RECQL5蛋白的复合物,通过一系列的洗脱,然后将复合物用SDS-PAGE胶分离开来,银染后将蛋白条带割下再进行蛋白测序,得到测序结果后用免疫共沉淀和体外实验的方法验证了RECQL5跟这些蛋白的结合。特别地,我们发现RECQL5能够同时结合非磷酸化的RNAPⅡa和磷酸化的RNAPIIo,表明RECQL5还有可能参与转录的延伸,但是进一步的实验表明RECQL5跟RNAPⅡo的结合并不牢固。我们采用ChIP-on-chip的方法,用ENCODE芯片检测了RECQL5和RNAPIIa在基因组上的定位,发现二者在绝大多数的基因启动子区能够共定位(co-locolize),表明RECQL5参与了绝大多数的基因转录起始。我们制备了RECQL5基因缺失(RECQL5-/-)的人结肠癌细胞系HCT116,发现RECQL5缺陷性细胞对mRNA转录抑制剂alpba Amanitin,DRB和紫外辐射(UV)敏感,而且用3H体内标记mRNA的方法证实RECQL5主要是以调节转录起始速率的方式参与转录,但是它并不是转录起始所必需的一个转录因子,可能只在某些特殊外界压力下才起到关键的作用,我们的实验结果也表明RECQL5并不调节基因的转录速度。有意思的是,我们发现在UV-C照射后的RECQL5-/-细胞中,其转录水平恢复的比RECQL5+/+细胞要慢6-10小时,而且转录水平的恢复程度跟细胞内的在相对应的时间点时的RNAPⅡa的含量基本一致。更重要的是,在RECQL5-/—细胞中瞬时高量表达(transient express) RECQL5蛋白的时候,UV处理后的细胞中RNAPIIa的水平恢复到跟RECQL5+/+细胞相近的程度,这个结果表明RECQL5蛋白能够促进UV处理后细胞中转录水平的迅速恢复,这对于UV处理后的细胞迅速修复活跃转录的基因的转录链上的UV造成的损伤(UV lesion)十分重要。这个结果也提示我们RECQL5蛋白可能以某种方式参与了transcnption-coupled nucleotide excision repair(TC—NER)这个过程,但是具体的分子机制还在研究当中。
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