《Aging Cell》：Decreased PTGES2 Farnesylation in Granulosa Cells Compromises PGE2-Dependent Cumulus Expansion and Oocyte Maturation During Ovarian Aging
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本研究揭示了卵巢衰老过程中颗粒细胞蛋白法尼基化下降的新机制。研究发现，衰老颗粒细胞中前列腺素E2合酶2（PTGES2）的法尼基化减少，导致其内质网定位受损，进而降低前列腺素E2（PGE2）合成，最终损害PGE2依赖性的卵丘扩张和卵母细胞成熟。通过补充法尼醇（FOH）增强法尼基化，可有效改善老年小鼠的卵母细胞质量，为干预年龄相关性生育力下降提供了潜在治疗策略。
1 引言
随着现代社会生育年龄的推迟，高龄女性卵母细胞质量下降已成为生殖健康领域的紧迫问题。卵巢作为维持女性生育能力和内分泌功能的关键器官，其衰老速度远快于大多数其他组织。卵巢衰老的特征是卵母细胞数量减少和质量下降，这决定了女性生育能力的自然丧失。研究表明，卵母细胞质量下降与纺锤体组装失败、染色体分离错误和线粒体缺陷等关键变化有关，但这些变化并非完全取决于卵母细胞自身。卵母细胞被紧密包裹的卵丘颗粒细胞包围，形成卵丘-卵母细胞复合体。作为最接近卵母细胞的体细胞，颗粒细胞在提供代谢支持和促进信号通讯方面发挥重要作用。已知卵丘内颗粒细胞响应黄体生成素调节卵母细胞减数分裂，而由PGE2或LH调节的卵丘扩张对卵母细胞获得发育能力至关重要。
先前研究表明，甲羟戊酸途径在衰老颗粒细胞中的下调导致了卵母细胞减数分裂缺陷，这可能涉及法尼基焦磷酸介导的蛋白法尼基化。蛋白法尼基化是一种翻译后脂质修饰，涉及法尼基转移到C末端半胱氨酸残基，由法尼基转移酶催化。法尼基化相关基因或酶的改变会导致严重疾病过程，包括癌症、神经退行性疾病和早衰综合征。
2 材料与方法
本研究使用年轻（6周龄）和老年（10月龄）雌性C57BL/6小鼠，通过体外成熟、体外受精、免疫荧光、Western blotting、酶联免疫吸附测定等多种实验方法，系统研究了卵巢衰老过程中卵丘扩张和卵母细胞成熟的变化。特别采用了炔基法尼醇化学报告基因进行代谢标记，通过点击化学反应与蛋白质组学分析，鉴定了PTGES2作为关键的法尼基化蛋白。
3 结果
3.1 卵巢衰老过程中卵丘扩张和卵母细胞成熟受损
研究发现，老年组小鼠的COCs数量显著少于年轻组。虽然两组在体外成熟前的COCs直径无显著差异，但体外成熟后，老年组的直径变化倍数显著低于年轻组。老年组的卵母细胞极体排出率显著降低，且大多数老年卵母细胞显示异常的纺锤体形态和染色体错位。Western blotting进一步证实了老年颗粒细胞中蛋白法尼基化水平显著下降。
3.2 法尼基化抑制损害年轻COCs的卵丘扩张和卵母细胞成熟
通过FTI-277抑制年轻COCs的法尼基化，成功重现了衰老表型，包括卵丘扩张受限和减数分裂缺陷，与老年COCs中观察到的现象相似。
3.3 增强法尼基化改善老年卵丘扩张和卵母细胞成熟
法尼醇补充在体外和体内均能有效改善老年COCs的卵丘扩张和卵母细胞成熟缺陷，而FTI-277共处理可抑制这种有益效应。
3.4 法尼基化PTGES2对卵丘扩张和卵母细胞成熟至关重要
蛋白质组学筛选和实验验证确定了PTGES2为法尼基化蛋白。通过点突变实验证实，PTGES2的C16S突变可消除其法尼基化修饰。
3.5 法尼基化促进PTGES2定位于内质网并促进PGE2产生
研究发现法尼基化通过增强PTGES2的疏水性促进其膜定位，特别是内质网定位，从而促进PGE2的生物合成。FTI-277处理可消除FOH诱导的PTGES2膜锚定。
3.6 PTGES2法尼基化通过PGE2改善卵丘扩张和卵母细胞成熟
PGE2补充可重现FOH的有益效应，有效恢复老年COCs的卵丘扩张和卵母细胞成熟缺陷，并显著改善老年COCs的早期胚胎发育能力。
4 讨论
本研究确立了法尼基化作为卵巢衰老过程中卵丘扩张和卵母细胞成熟受损的关键调控机制。研究首次鉴定PTGES2为关键的法尼基化靶点，并证明其年龄相关性修饰减少会破坏内质网定位，导致PGE2生物合成减少，从而损害PGE2依赖性信号传导。这些发现揭示了颗粒细胞中蛋白法尼基化调控卵母细胞功能的新机制，为干预卵巢衰老相关的生育力下降提供了有前景的治疗策略。通过增强法尼基化来改善老年卵母细胞质量的方法，显示出重要的临床转化潜力。
