2024年7月2日，山东大学陈子江院士团队吴克良、中国科学院遗传与发育生物学研究所陆发隆、东北农业大学王加强及东北林业大学刘玉胜共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“Maternal mRNA deadenylation is defective in in vitro matured mouse and human oocytes”的研究论文，该研究使用poly(A)包容性RNA异构体测序(PAIso-seq)来分析体内和体外成熟小鼠和人卵母细胞的转录组范围的poly(A)尾巴。

研究结果表明，母体mRNA丰度的增加是由体外MII卵母细胞脱腺苷酸化受损引起的。此外，在体外MII卵母细胞中，编码脱腺苷酸化机制关键成分的休眠Btg4和Cnot7 mRNA的细胞质多腺苷化受损，导致这些去腺苷酸化酶的翻译减少，随后导致母体mRNA脱腺苷酸化受损。该研究结果强调母源mRNA脱腺苷酸化受损是体外MII卵母细胞中一个明显的分子缺陷。

女性不孕症正在成为世界范围内日益严重的生殖问题，辅助生殖技术(ART)是一种有效的治疗方法。体外成熟获得中期II (In vitro MII)卵母细胞作为一种辅助生殖技术被引入到影响全球大量人群的多囊卵巢综合征(PCOS)患者和先前体外受精(IVF)治疗期间患有严重卵巢过度刺激综合征(OHSS)的患者中。目前，体外成熟MII卵母细胞广泛应用于多种不孕不育疾病的辅助生殖治疗中，包括PCO样卵巢、卵巢抵抗综合征、既往IVF失败尝试和卵母细胞成熟问题。此外，体外MII卵母细胞可用于在诸如因恶性肿瘤而紧急取卵的情况下保持生育能力。因此，近年来，体外MII卵母细胞因其可行性、安全性、可重复性、成本效益和无OHSS风险而受到越来越多的关注。

先前的研究表明，体外MII卵母细胞衍生的胚胎在着床前发育、妊娠和分娩的成功率低于体内成熟MII卵母细胞衍生的胚胎。体外MII卵母细胞的核和细胞质成熟决定了其卵母细胞的性能、胚胎的质量和临床结果。人类全转录组表达谱为体外MII卵母细胞的相对发育不全提供了令人信服的证据，表明超过2000个基因在体外MII卵母细胞中的表达水平是体内MII卵母细胞的两倍或更高。小鼠和牛的体外MII卵母细胞也被证明具有升高的表达模式。尽管如此，体外MII卵母细胞中细胞质成熟缺陷和基因表达谱上调的机制在很大程度上仍然未知。

体外卵母细胞成熟过程中母体mRNA脱腺苷酸化受损（图源自Nature Communications）

由于转录是沉默的，母源mRNA的转录后调控在卵母细胞成熟中起主导作用，特别是脱腺苷酸化依赖性的母源mRNA衰变。CCR4-NOT 脱腺苷酸化复合物及其接头Btg4是该过程的关键调节因子。此外，编码CCR4-NOT 脱腺苷酸化催化亚基的Cnot7、Cnot6l和Btg4以休眠的母源mRNA形式存在，在小鼠卵母细胞成熟过程中需要通过细胞质聚腺苷酸化才能激活翻译。研究证明，在小鼠、大鼠、猪和人类的卵母细胞成熟过程中，母源mRNA受到脱腺苷酸化依赖性衰变的影响。

在该研究中，研究人员们采用PAIso-seq，这种方法能够测量单个卵母细胞中具有完整poly(A)尾的全长转录组，对小鼠和人体内成熟的MII卵母细胞中转录组范围内的poly(A)尾进行测序。通过分析母体mRNA在体外和体内MII卵母细胞中转录组范围内的poly(A)尾长度分布，发现在体外MII卵母细胞中poly(A)尾脱腺苷酸化受到损害。此外，在小鼠和人类体外MII卵母细胞中观察到Btg4和Cnot7 mRNA的胞质聚腺苷酸化功能障碍，导致Btg4和Cnot7蛋白水平降低，这在小鼠中得到了证实。因此，该研究结果强调母源mRNA脱腺苷酸化受损是小鼠和人类体外MII卵母细胞的一个关键缺陷，并为在辅助生殖技术中提高体外MII卵母细胞的质量铺平了道路。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49695-y