新型蛋白质翻译后修饰赖氨酸琥珀酰化在卵巢衰老中的作用及机制

背景与目的:卵巢衰老机制的研究对于女性个体健康和人类生殖健康具有重要意义。然而,与卵巢衰老相关的分子途径仍然不明确。蛋白质翻译后修饰(post-translational modification,PTM)通过影响基因表达或蛋白酶活性调控细胞功能,在卵巢功能调控和相关疾病发生发展中扮演重要角色。赖氨酸琥珀酰化(lysine succinylation,Ksuc)是一种新型PTM,已被发现在真核细胞和原核细胞中广泛保守,并与细胞代谢、肿瘤发生等多种生理病理过程相关。相较于传统PTMs(例如乙酰化和甲基化),分子量较大且带两个负电荷的琥珀酰基团使得Ksuc对蛋白质特性影响更大。由此推测,Ksuc很有可能也存在卵巢内并具有重要的调控作用,且更具有研究前景。但是,迄今为止还没有相关报道揭示Ksuc在卵巢衰老中的作用及机制。故本研究以KsFulvestrantuc为核心,观察Ksuc在小鼠卵巢内的分布;检测Ksuc在衰老卵巢和年轻卵巢内的水平差异;筛选和验证与卵巢衰老相关的Ksuc调控系统组分;探究Ksuc在卵巢功能调控中的作用及可能机制,为解决卵巢衰老相关问题提供新内容。方法:1.利用组织免疫荧光(immunofluorescence,IF)染色法检测Ksuc在小鼠卵巢内的分布情况。2.通过小鼠腹腔注射环磷酰胺和白消安构建病理性卵巢衰老模型。3.采用蛋白印迹(western blot,WB)和免疫组织化学(immunohistochemistry,IHC)实验手段检测Ksuc在小鼠衰老卵巢与年轻卵巢内的水平差异。4.利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,q RT-PCR)在小鼠生理性卵巢衰老模型内筛选确定Ksuc候选调控酶-赖氨酸乙酰转移酶(lysine acetyl-transferase 2A,KAT2A)。5.通过q RT-PCR、WB和IHC检测K AT2A在不同月龄小鼠卵巢内的表达水平差异。6.采用细胞IF染色法检测小鼠原代颗粒细胞(granulosa cells,GCs)内KAT2A和Ksuc共定位情况。7.利用WB检测琥珀酸钠(琥珀酰基供体)给药的小鼠卵巢组织、敲低和过表KAT2A后的GCs内的KsucNational Ambulatory Medical Care Survey水平变化,确定辅因子和KAT2A是小鼠卵巢中Ksuc调控系统组分。8.通过卵巢组织原位注射琥珀酸钠,升高小鼠卵巢内整体Ksuc水平,评估其对卵巢系数、抗缪勒管激素(anti-Mullerian hormone,AMH)和雌二醇(estradial,E2)水平、卵泡数量、卵巢细胞增殖与凋亡能力及其相关基因与衰老标志物P21的分子水平的影响。9.利用KAT2A的小分子干扰RNA和过表慢病毒载体与小鼠原代颗粒细胞共孵育,评估KAT2A参与调控的Ksuc对该细胞的增殖、凋亡和线粒体相关功能的影响。10.通过组织原位注射KAT2A过表慢病毒载体至小鼠卵巢内,评估KAT2A参与调控的Ksuc对小鼠卵巢系数、抗缪勒管激素和雌激素水平、卵泡数量及卵巢细胞凋亡、氧化应激和衰老标志物P21相关分子水平的影响。结果:1.小鼠卵巢内存在Ksuc且主要发生在25-130 k Da的蛋白质中。2.小鼠生理性(p<0.01,与3 M相比)和病理性(p<0.05)衰老卵巢内具有高水平Ksuc。3.通过添加琥珀酸钠升高的Ksuc可以降低小鼠在体卵巢系数(p<0.05)、AMH(p<0.05)和E2(p<0.01)水平,促进卵泡闭锁和GCs凋亡。4.小鼠卵巢内KAT2A呈现增龄性递增趋势。5.KAT2AGNE-140体外参与调控的Ksuc修饰水平失衡可促进体外培养的GCs凋亡、线粒体功能损伤,抑制GCs增殖。6.KAT2A参与调控的Ksuc可降低小鼠在体卵巢系数、AMH水平,促进卵泡闭锁,改变卵巢细胞凋亡、衰老和氧化应激相关基因的分子水平。7.小鼠卵巢内Ksuc水平受琥珀酰基供体(辅因子)和KAT2A调节。结论:1.小鼠卵巢内Ksuc可受辅因子和KAT2A调控。2.Ksuc升高的卵巢衰老机制可能与KAT2A水平升高,GCs的增殖能力下降、凋亡功能上升和线粒体功能损伤有关。