哈医大JBC文章聚焦核糖体基因

　　

生物通报道  近日来自哈尔滨医科大学的研究人员在新研究中证实核移植胚胎中rDNA的活性和rRNA合成和加工的能力受到供体细胞rDNA活性状态的影响。相关研究论文“rRNA genes are not fully activated in mouse somatic cell nuclear transfer embryos”发表在《生物化学杂志》(JBC)上。

领导这一研究的是哈尔滨医学大学的雷蕾教授。其多年从事从事哺乳动物胚胎工程和生殖生理学研究，主要对体细胞克隆及相关的胚胎分化发育机理进行系统研究。曾是中国首批体细胞核移植牛研究的主要完成人。迄今已发表论文60多篇，其中SCI收录17篇。

核仁是位于细胞核内的一个或多个类球体亚显微结构结构，由浓度较高的染色质包裹，其外部没有膜与核浆相隔。核仁在细胞分裂前期消失，后期在染色体的核仁组织区域重新形成。组成成分包括rRNA、rDNA和核糖体蛋白质等，是rDNA进行转录的场所。众所周知，其最重要的功能就是组装蛋白质合成的机器——核糖体。然而在体细胞核移植（NT）胚胎中核仁却显示延迟发育和功能障碍。过去的研究表明在体细胞中有近一半的rRNA基因（rDNA）无活性，且不会被转录。

在这篇文章中，课题组选取了小鼠胚胎干细胞(ESCs)、卵丘细胞(CCs)和成纤维细胞(MEFs)这三种分化程度不同的细胞作为核移植的供体细胞，并采用“一步法”核移植技术构建了相应的核移植胚胎；同时，利用胞浆内单精子注射技术构建了受精胚胎，作为对照。随后，研究人员在这三种不同的供体细胞和NT胚胎中比较研究了rDNA甲基化水平、活性核仁组织区(NORs)数目、核蛋白（上游结合因子UBF，核仁磷酸蛋白B23）的分布以及核仁相关基因的表达。

研究结果显示ESCs有最具活性的NORs和最低的rDNA甲基化水平(7.66 和6.76%)， MEFs则相反(4.70和22.57%)。在将供体细胞注入到无核MII卵母细胞后，CCs和MEFs核仁在20分钟内即丧失了B23和UBF信号，而ESC-NT胚胎在核移植后60分钟仍可检测到B23和UBF信号。衍生于ESCs、CCs和MEFs的胚胎在4-细胞期(4 cell stage)与受体细胞在活性NORs数目(7.19 vs. 6.68 vs. 5.77, P<0.05)和rDNA 甲基化水平 (6.36% vs. 9.67% vs. 15.52%)显示相同的趋势。然而MEF-NT胚胎在桑椹胚期却显示出低rRNA合成/加工潜能，胚泡发育速率显著降低。

该研究结果清晰地表明了供体细胞的rDNA活性状态决定了核移植胚胎中rDNA的活性和rRNA合成和加工的能力，从而进一步影响克隆胚胎早期发育能力。研究首次证明了体细胞中rDNA的活性与克隆胚胎早期胚胎发育过程中的核仁活性和功能之间的密切联系，为重编程机理的研究提供了新的视角和切入点，同时核糖体生物合成的研究也对肿瘤和疾病的发生具有重要的指导意义。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

rRNA genes are not fully activated in mouse somatic cell nuclear transfer embryos

The well-known and most important function of nucleoli is ribosome biogenesis. However, the nucleolus showed delayed development and malfunction in somatic cell nuclear transfer (NT) embryos. Previous studies indicated that nearly half rRNA genes (rDNA) in somatic cells were inactive and not transcribed. We compared the rDNA methylation level, active nucleolar organizer regions (NORs) numbers, nucleolar proteins (upstream binding factor/UBF, nucleophosmin/B23) distribution and nucleolar related gene expression in three different donor cells and NT embryos……

作者简介：

雷蕾

个人简历 
199609-199907：新疆大学生命学院/新疆畜牧科学院  在读硕士
199909-200207：中国农业大学/中科院动物所  在读博士
200209-200306：日本熊本大学医学院  博士后
200307-200503：美国密苏里大学兽医学院  博士后
200504-：哈尔滨医科大学组胚教研室  教研室主任

多年从事哺乳动物胚胎工程和生殖生理学研究，主要对体细胞克隆及相关的胚胎分化发育机理进行了系统研究。自1996年就开始了绵羊卵母细胞体外成熟培养、体外受精、着床前胚胎体外培养等的研究，并建立一套完整、稳定的绵羊胚胎体外生产的体系，获得了新疆维吾尔自治区自然科学优秀论文奖。在中国科学院动物研究所国家生殖生物学重点实验室进行博士课题研究期间，主要从事过同种及异种哺乳动物体细胞核移植的研究工作，是中国首批体细胞核移植牛研究的主要完成人；开展了小鼠体细胞和胚胎干细胞核移植研究，顺利完成了采用融合法进行小鼠体细胞及胚胎干细胞核移植；进行了大熊猫－黑熊的异种核移植，为异种克隆珍稀濒危动物的技术发展积累了宝贵的经验。于2002年获得理学博士学位之后，在日本熊本大学医学院进行发育机理和超声波转基因研究，为在体条件下基因转入组织、器官，进而研究基因调控对发育过程的影响奠定了基础。2003-2005年在美国从事克隆小鼠及发育基因的表达研究，并成功获得体细胞核移植鼠。目前已完成国家自然基金课题1项，在研课题3项，其中973子课题合作课题1项。已发表论文60多篇，其中SCI收录17篇。主编教材1部，参编、参译多部，主审《生物学专业英语》一部。