N?- 乙酰胞苷（ac?C）修饰：调控卵母细胞减数分裂成熟的关键密码

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【字体：大中小】 时间：2025年02月25日 来源：SCIENCE ADVANCES 11.7

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　　为探究 mRNA 转录后修饰在卵母细胞减数分裂成熟中的作用，浙江大学研究人员开展 N?- 乙酰胞苷（ac?C）相关研究，发现 Nat10 介导的 ac?C 修饰影响卵母细胞成熟及雌性生育力，该成果为相关领域研究提供新方向。

　　在生命的奇妙旅程中，哺乳动物卵母细胞的成熟是新生命诞生的关键起点。这一过程受到严格调控，其中母源信使核糖核酸（mRNA）的精准翻译调控起着核心作用。然而，就像神秘的密码尚未完全解开，mRNA 转录后的化学修饰在这一过程中的功能和机制，尤其是新发现的由 N - 乙酰转移酶 10（NAT10）催化的 N?- 乙酰胞苷（ac?C）修饰，一直是科学界亟待探索的未知领域。

此前的研究虽然揭示了 mRNA 转录后修饰参与多种调控过程，但对于 ac?C 修饰在卵母细胞成熟过程中的分布和调控机制，研究进展十分缓慢。一方面，现有的检测技术存在局限性，无法满足对微量样本中 ac?C 修饰进行高灵敏度、单核苷酸分辨率和低样本量检测的需求；另一方面，ac?C 修饰在真核生物 mRNA 上是否存在也存在争议，不同研究因检测方法不同得出了相互矛盾的结论。在这样的背景下，浙江大学的研究人员勇挑重担，开展了一系列深入研究，试图揭开 ac?C 修饰在卵母细胞减数分裂成熟过程中的神秘面纱。

研究人员的努力取得了丰硕成果。他们的研究结论表明，NAT10 在卵母细胞中动态表达，其表达模式与 ac?C 的定位和水平变化高度一致，证实了 NAT10 在调控 RNA ac?C 修饰过程中发挥着关键作用。通过构建卵母细胞特异性 Nat10 基因敲除小鼠模型，研究发现 Nat10 基因缺失会导致卵母细胞中 ac?C 信号消失，严重影响减数分裂成熟，最终致使雌性小鼠不育。进一步的机制研究揭示，ac?C 修饰与翻译效率紧密耦合，它通过增强翻译效率精准调控卵母细胞减数分裂成熟过程，而不是影响转录本的稳定性。该研究成果发表在Science Advances上，为深入理解卵母细胞成熟的调控机制提供了全新视角，也为相关生殖疾病的研究和治疗开辟了新的方向。

为了深入探究 ac?C 修饰的奥秘，研究人员运用了多种先进的技术方法。其中，低输入 ac?C 测序技术（ac?C LACE-seq）是核心技术之一，该技术基于线性扩增互补 DNA 末端和测序（LACE-seq）方法优化而来，能够在低输入样本中实现对 ac?C 修饰的高灵敏度检测。此外，研究人员还运用了转录组测序（RNA-seq）技术，对基因表达进行全面分析；通过构建卵母细胞特异性 Nat10 基因敲除小鼠模型，在体内研究 Nat10 基因的功能；利用免疫荧光染色、蛋白质免疫印迹（Western blotting）等技术，对蛋白的表达和定位进行检测。

下面来详细看看研究结果：

NAT10 在卵母细胞中的表达及与 ac?C 的关联：研究人员通过反转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）、Western blotting 和免疫荧光染色等方法检测发现，NAT10 在卵母细胞中呈现动态表达。在生发泡（GV）期，NAT10 的表达水平较高，随着卵母细胞成熟逐渐下降。其表达模式与 ac?C 的定位和水平变化一致，且在 Nat10 基因敲除的卵母细胞中，ac?C 信号显著降低，这表明 NAT10 在调控 RNA ac?C 修饰中发挥着关键作用。
ac?C 修饰在小鼠卵母细胞转录本上的鉴定：研究人员优化 LACE-seq 技术，开发出 ac?C LACE-seq 技术。利用该技术对 50 个野生型（WT）GV 期卵母细胞进行检测，在全转录组水平上绘制出 ac?C 修饰图谱。结果显示，该技术具有高灵敏度和可靠性，检测到的 ac?C 峰和 NAT10 结合峰分布模式一致，主要分布在编码序列和 5′非翻译区（5′UTR），且富集 CU 基序。
ac?C LACE-seq 结果的可靠性验证：研究人员将 ac?C LACE-seq 数据与已发表的 acRIP-seq 结果进行联合分析，结果表明 ac?C LACE-seq 具有更高的灵敏度和可重复性。此外，通过比较 ac?C 和 NAT10 LACE-seq 结果发现，大部分 NAT10 结合峰与 ac?C 峰重叠，进一步验证了 ac?C LACE-seq 方法的可靠性。
NAT10 对雌性生育力和卵母细胞减数分裂成熟的重要性：研究人员构建了卵母细胞特异性 Nat10 基因敲除小鼠模型（Nat10fl/fl;Gdf9-Cre），结果显示，该模型小鼠完全不育。对卵母细胞的研究发现，Nat10 基因缺失导致卵母细胞减数分裂成熟过程中纺锤体异常、染色体非整倍体增加，受精后原核形成率降低，这些结果表明 NAT10 对雌性生育力和卵母细胞减数分裂成熟至关重要。
Nat10 基因缺失对 mRNA ac?C 修饰的影响：研究人员对 WT 和 Nat10 基因敲除小鼠的 GV 期卵母细胞进行 ac?C LACE-seq 分析，结果显示，Nat10 基因缺失后，卵母细胞中 ac?C 信号显著降低。基因本体（Gene Ontology）分析表明，大部分携带 NAT10 依赖性 ac?C 修饰的 mRNA 编码参与 mRNA 加工、核糖核蛋白生物发生、RNA 剪接和翻译的蛋白质。
ac?C 修饰与翻译效率的关系：研究人员通过比较 ac?C?转录本与翻译组学数据库发现，ac?C 修饰与翻译活性呈正相关。在 Nat10 基因敲除的卵母细胞中，ac?C?转录本的翻译效率显著降低。进一步的实验表明，增强 ac?C 修饰可以促进 mRNA 翻译效率，而突变 ac?C 修饰位点则会降低翻译效率。

研究结论和讨论部分再次强调了本研究的重要意义。研究人员成功开发了低输入、高灵敏度的 mRNA ac?C 分析方法 ac?C LACE-seq，为研究 ac?C 修饰在生殖细胞和早期胚胎发育中的作用提供了有力工具。通过构建卵母细胞特异性 Nat10 基因敲除小鼠模型，证实了 NAT10 介导的 ac?C 修饰在卵母细胞减数分裂成熟和雌性生育力中具有关键生理功能。虽然研究存在一定局限性，如尚未绘制出整个减数分裂成熟过程和植入前胚胎发育过程中 ac?C 修饰的动态变化图谱，但该研究为后续深入探究 mRNA ac?C 修饰的机制奠定了坚实基础，有望推动生殖医学等相关领域的进一步发展。

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