核孔蛋白亚复合体Nup98/Rae1通过调控合子基因组激活和母源mRNA清除驱动小鼠早期胚胎发育的母源-合子转换

本研究针对核孔亚复合体Nup98/Rae1在早期胚胎发育中的功能空白，通过胚胎电转染干扰技术结合单细胞转录组分析，首次揭示该复合体通过调控RNA剪接、蛋白质降解和DNA损伤应答通路，介导合子基因组激活（ZGA）和母源mRNA清除，其缺失导致胚胎发育阻滞、基因组不稳定及细胞凋亡。该发现为理解母源-合子转换（MZT）的分子机制提供了新视角。

　　

在生命最初的舞台上，哺乳动物胚胎经历着从母源控制到合子自主调控的精密转换——母源-合子转换（Maternal-to-Zygotic Transition, MZT）。这一过程中，母源mRNA的程序性降解与合子基因组激活（Zygotic Genome Activation, ZGA）如同交响乐指挥棒的交接，任何节拍错乱都将导致发育灾难。尽管核孔复合体（Nuclear Pore Complex, NPC）作为细胞核质运输的"守门人"已被广泛研究，但其亚单位Nup98/Rae1在早期胚胎发育中的角色仍笼罩在迷雾中。湖北省农业科学院的研究团队在《Theriogenology》发表的研究，首次揭开了这一分子机器如何调控生命起源的奥秘。

研究采用小鼠胚胎体外培养系统，通过电穿孔递送siRNA靶向敲低Nup98/Rae1，结合单细胞转录组测序（SMART-seq2）、免疫荧光定量和TUNEL凋亡检测等技术。实验选用SPF级昆明小鼠胚胎，通过比较处理组与对照组的发育表型及分子特征展开机制探索。

抑制Nup98/Rae1导致囊胚形成失败
免疫荧光证实Nup98/Rae1定位于早期胚胎核仁。敲低实验显示，Nup98/Rae1缺陷胚胎出现发育延迟，囊胚形成率显著下降。Western blot验证了两细胞期胚胎中蛋白水平的有效敲低。

转录组重编程紊乱
SMART-seq2分析揭示，Nup98/Rae1缺失导致RNA剪接、蛋白质降解和DNA损伤应答通路异常。生物信息学整合分析证实该复合体对ZGA核心基因（如Zscan4家族）和母源mRNA清除的关键调控作用。

表观遗传与基因组稳定性破坏
定量免疫荧光显示缺陷胚胎中H3K27ac（组蛋白H3第27位赖氨酸乙酰化修饰）水平降低，γH2AX（DNA损伤标记物）信号增强。伴随BAX和CASPASE3表达上调及TUNEL阳性率增加，表明凋亡通路被激活。

细胞命运决定异常
Sox2（内细胞团标记）和Cdx2（滋养外胚层标记）免疫染色揭示Nup98/Rae1缺陷导致内细胞团发育障碍，暗示其对细胞谱系分化的调控作用。

这项研究确立了Nup98/Rae1作为MZT的分子枢纽：通过协调母源mRNA降解与合子基因组激活，维持表观遗传稳态和基因组完整性。其缺陷引发的发育阻滞和凋亡现象，为理解早期胚胎丢失提供了新机制解释。从转化医学视角，该发现为改善辅助生殖技术中胚胎质量评估提供了潜在分子标记，同时为核孔蛋白相关发育障碍疾病的机制研究开辟了新路径。