WDR68基因缺失通过HIF-1通路导致小鼠胚胎宫内发育迟缓的机制研究

本研究针对WD40重复蛋白WDR68在胚胎发育中的功能空白，通过构建基因敲除小鼠模型，结合单细胞转录组和蛋白质互作分析，首次揭示WDR68缺失会激活HIF-1信号通路导致胚胎缺氧代谢紊乱，进而引发宫内发育迟缓(IUGR)。该发现为理解胚胎发育障碍提供了新机制，并为IUGR防治提供了潜在靶点。

　　

在生命最初的旅程中，胚胎发育如同精密编排的交响乐，每个基因都是不可或缺的乐手。WD40重复蛋白WDR68（又称DCAF7）作为高度保守的"分子指挥家"，虽在斑马鱼颅面发育和果蝇组织形成中已知其重要性，但对哺乳动物胚胎发育的调控机制仍是个未解之谜。更令人担忧的是，全球约5-10%的妊娠会受到宫内发育迟缓(IUGR)的威胁，这种无法达到预期生长潜力的病症常伴随胎儿缺氧，但具体分子机制亟待揭示。

上海交通大学医学院附属同仁医院消化内镜中心吴昭霞团队在《Journal of Translational Medicine》发表的重要研究，首次系统阐明了WDR68在小鼠胚胎发育中的关键作用。研究人员采用CRISPR/Cas9技术构建WDR68基因敲除小鼠，整合多个单细胞RNA测序数据集追踪发育轨迹，通过全胚胎转录组分析和蛋白质互作质谱技术，发现WDR68缺失会导致HIF-1信号通路异常激活，引发代谢紊乱和发育相关基因失调，最终造成胚胎宫内生长停滞。

研究主要采用四大关键技术：1）CRISPR/Cas9构建WDR68基因敲除小鼠模型；2）整合E3.5-E13.5期间19个时间点的单细胞转录组数据；3）加权基因共表达网络分析(WGCNA)和基因集富集分析(GSEA)；4）免疫共沉淀联合质谱技术鉴定WDR68互作蛋白组。

WDR68-/-小鼠胚胎表现宫内发育迟缓
通过设计靶向内含子1和3的sgRNA，成功获得缺失1337bp的WDR68基因敲除小鼠（图1A）。基因型分析显示（图1B），杂合子小鼠发育正常，但纯合子胚胎在E9.5时体型缩小1/3-1/2（图1D-E），并在E10.5前全部死亡，符合典型IUGR特征。

系统重建小鼠胚胎发生中的WDR68表达轨迹
整合1,658,968个单细胞的转录组数据发现（图2），WDR68在E3.5内细胞团中高表达，E6.5后下降，E9.5时在间质干细胞和原始生殖细胞中重新激活。这种动态表达模式暗示其可能在早期胚胎命运决定中起关键作用。

早期胚胎中WDR68共表达基因的功能富集
WGCNA分析揭示（图3），WDR68与HIF-1α等基因在turquoise模块中共表达（相关系数>0.55），这些基因显著富集于代谢过程和泛素化蛋白水解等通路，提示WDR68可能通过调控能量代谢影响发育。

WDR68缺失导致发育相关基因失调
RNA-seq分析显示（图4），WDR68-/-胚胎中122个基因上调、275个基因下调。GSEA分析证实HIF-1信号通路、糖酵解显著激活，而线粒体ATP合成受抑制。这种"Warburg效应"样的代谢重编程，正是细胞应对极端缺氧的典型反应。

WDR68通过多蛋白复合物影响胚胎发生
质谱鉴定出55种互作蛋白（图5），包括TCP1环复合物(TRiC/CCT)、非经典PRC1-AUTS2复合物（含PCGF5、RING1A等）以及剪接体等。功能分析显示这些蛋白参与神经管发育等过程，为WDR68调控胚胎形态发生提供了分子基础。

这项研究首次确立WDR68是维持胚胎正常发育的关键因子，其缺失会通过破坏PRC1-AUTS2复合物功能和激活HIF-1通路，导致代谢紊乱和IUGR。特别值得注意的是，WDR68与HIF-1α的共表达关系及其对缺氧反应的调控，为理解生理性缺氧与病理性缺氧的分子界限提供了新视角。从转化医学角度看，该研究不仅为IUGR的早期诊断提供了潜在分子标志物，更为开发靶向WDR68-HIF-1轴的干预策略奠定了理论基础。未来研究可进一步探索WDR68在不同组织发育中的特异性功能，以及其作为药物靶点在产科临床中的应用潜力。