浙江大学Nature子刊揭示泛素化调控新机制

　　

生物通报道  来自浙江大学、中科院动物研究所的研究人员证实，CRL4–DCAF1 E3泛素连接酶通过操控蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A, PP2A)降解，控制了卵母细胞减数分裂成熟。这一重要的研究发现发布在8月18日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

这篇论文的通讯作者是浙江大学的范衡宇（Heng-Yu Fan）教授。范教授长期从事哺乳动物生殖生物学研究，相关研究发表在Science, Development, Cancer Research, Molecular Endocrinology等国际生物学和生殖内分泌学权威期刊上。

为了能够生成具有正常数量染色体的可受精卵子，卵母细胞的有丝分裂受到精细的调控。减数分裂过程失调控可导致非整倍体及胚胎发育异常。E3泛素连接酶通过触发特异的蛋白质发生降解，在减数分裂和有丝分裂细胞周期中起着至关重要的作用。

锐博生物推出最全面的组蛋白修饰ChIP-seq整体服务，免费索取技术资料，咨询报价>> >>

从酵母到人类，CRL4 E3泛素连接酶在进化上保守。它的核心元件包括充当支架的cullin 4A或B，接头蛋白DDB1，及环指蛋白ROC1/2。通过与它的90多个底物接头蛋白DCAFs形成蛋白质复合物，CRL4调控了广泛的细胞过程。

在以往的研究中，范衡宇教授课题组构建出了卵母细胞特异性的Ddb1和Dcaf1基因敲除小鼠，发现CRL4与它的一个底物接头蛋白DCAF1（又称作VPRBP）形成复合物调控基因组DNA的羟甲基化，维持了卵母细胞生存并促进了受精后受精卵的基因组重编程（延伸阅读：浙江大学最新Science文章 ）。有意思的是，尽管这些基因敲除小鼠在年轻时可以响应外源性促性腺激素排卵，其中大多数排出的卵母细胞形态异常。这表明，除了维持休眠卵母细胞存活，CRL4DCAF1还是卵母细胞减数分裂成熟至关重要的调控因子。

在这篇新文章中，研究人员调查了CRL4DCAF1在调控哺乳动物卵母细胞减数分裂成熟中的生理功能及生物化学机制。他们证实CRL4通过介导PP2A支架亚基PP2A-A被蛋白酶体降解控制了卵母细胞减数分裂成熟。特异性删除卵母细胞DDB1或DCAF1可导致减数分裂恢复延迟，无法完成第一次减数分裂。PP2A-A亚基累积于DDB1或DCAF1删除的卵母细胞中，抑制了第一次减数分裂过程中除去粘连蛋白（cohesin）及同源染色体分离。化学生物学分析显示，CRL4DCAF直接与PP2A-A结合，导致了PP2A-A多泛素化和蛋白酶体降解。而删除Ppp2r1a则可挽救DDB1/DCAF1缺失导致的减数分裂缺陷。

这些研究结果第一次证实了， CRL4DCAF1 E3泛素连接酶通过控制PP2A-A降解，促进了减数分裂细胞周期，其在调控卵母细胞减数分裂及雌性生育力方面发挥着至关重要的生理作用。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

CRL4–DCAF1 ubiquitin E3 ligase directs protein phosphatase 2A degradation to control oocyte meiotic maturation

Oocyte meiosis is a specialized cell cycle that gives rise to fertilizable haploid gametes and is precisely controlled in various dimensions. We recently found that E3 ubiquitin ligase CRL4 is required for female fertility by regulating DNA hydroxymethylation to maintain oocyte survival and to promote zygotic genome reprogramming. However, not all phenotypes of CRL4-deleted oocytes could be explained by this mechanism. Here we show that CRL4 controls oocyte meiotic maturation by proteasomal degradation of protein phosphatase 2A scaffold subunit, PP2A-A. Oocyte-specific deletion of DDB1 or DCAF1 (also called VPRBP) results in delayed meiotic resumption and failure to complete meiosis I along with PP2A-A accumulation. DCAF1 directly binds to and results in the poly-ubiquitination of PP2A-A. Moreover, combined deletion of Ppp2r1a rescues the meiotic defects caused by DDB1/DCAF1 deficiency. These results provide in vivo evidence that CRL4-directed PP2A-A degradation is physiologically essential for regulating oocyte meiosis and female fertility.

作者简介：

范衡宇 博士

浙江大学生命科学研究院教授、研究员、博士生导师

教育和工作背景 
1993-1997： 东北农业大学生物工程系 学士
1997-2000： 东北农业大学生命科学学院 动物组织胚胎学硕士
2000-2003： 中国科学院动物研究所 生殖生物学博士
2003-2006： 美国德克萨斯大学西南医学中心（UTSW）分子生物学系博士后
2006-2009： 美国贝勒医学院（Baylor College of Medicine）分子与细胞生物学系博士后
2010-至今：  浙江大学生命科学研究院教授、研究员、博士生导师
 
学术奖项与活动  
2002：中国科学院动物研究所 优秀研究生奖
2003：中国科学院 院长优秀奖
2009：美国国立卫生研究院 杰出研究奖学金 (Ruth L. Kirschstein National Research Service Award, National Institute of Health, USA).
2009：北美生殖生物学会 优秀研究奖 (Lalor Foundation Merit Award)
2010：国际卵巢生物学会 杰出青年科学家奖
2010：浙江省 杰出青年基金获得者

长期从事哺乳动物生殖生物学研究,并在该领域取得一系列重要成果。为揭示特定基因在卵巢中的生理功能和病理影响开辟了道路。相关研究发表在Science, Development, Cancer Research, Molecular Endocrinology等国际生物学和生殖内分泌学权威期刊上。研究成果受到Science, New England Journal of Medicine, Nature Medicine等其他生物、医学著名期刊的关注，并发表相关评论文章。受邀为生殖、内分泌领域权威期刊Biology of Reproduction和Molecular Endocrinology 撰写综述文章。2008年获得美国国立卫生研究院Ruth L. Kirschstein国家研究奖，2009年在美国生殖生物学年会上获得Lalor基金会优秀研究奖，2010年在第17届国际卵巢生物学大会上获得最佳青年科学家奖。