卵母細胞質量是胚胎體外生產和克隆動物制備的決定因素，揭示卵母細胞成熟的調控機制是解決卵母細胞體外成熟質量不佳的關鍵。顆粒細胞自噬是一種細胞內穩態調控機制，有助于維持原始卵泡的數量及延緩卵巢衰老[1，2]，但其對卵母細胞成熟的調控尚未可知。卵母細胞的體內成熟是一個復雜而嚴格的生理過程，受多細胞調控的影響使其不能在體外充分模擬，致使顆粒細胞對卵母細胞成熟在能量代謝方面的對話機制研究仍處在“黑匣子”狀態。因此，揭示卵母細胞成熟過程中的能量代謝機制已成為提高卵母細胞成熟質量和隨后胚胎發育的關鍵任務。

2022年4月11日，中心苗義良團隊在Autophagy上發表題為“Selective autophagic degradation ofACLY (ATP citrate lyase)maintains citrate homeostasis and promotes oocyte maturation”的研究論文，揭示和闡明了顆粒細胞的選擇性自噬對卵母細胞成熟的調控機制。研究中主要利用顆粒細胞-卵母細胞共培養模型，通過化學藥物和遺傳學手段調控自噬（圖1），發現顆粒細胞自噬水平的抑制對卵母細胞的成熟質量和受精能力有著負向調控作用。

圖1：顆粒細胞-卵母細胞共培養模型及自噬抑制效率的驗證

此外，通過對培養液的代謝組學分析，發現顆粒細胞自噬損傷對卵母細胞成熟質量的不利影響是由檸檬酸不足引發的，外源補充檸檬酸鹽可顯著恢復卵母細胞的成熟質量。為了找到檸檬酸調控的分子機制，該團隊進行了蛋白免疫共沉淀實驗，并將ACLY (ATP檸檬酸裂解酶)鎖定為重要的候選分子。通過進一步探索證實SQSTM1/p62通過其泛素結合位點（UBA）與ACLY相互結合，促使ACLY的自噬性降解。通過對人類卵泡的進一步分析，研究人員發現伴隨著母體衰老，顆粒細胞的自噬水平顯著下調，卵泡液中檸檬酸鹽濃度也顯著降低。此外，豬卵泡液中的檸檬酸鹽濃度也可正向指示卵母細胞的成熟質量（圖2）。

圖2：ACLY的選擇性自噬降解以維持檸檬酸穩態進而促進卵子成熟

綜上所述，該研究揭示了顆粒細胞自噬在卵母細胞成熟過程中通過選擇性靶向ACLY來維持一定程度檸檬酸鹽的有益機制。不僅拓展了研究人員對選擇性自噬參與生物學過程的認知，同時也為研究家畜卵母細胞成熟過程中的能量調控機制提供了新的思路及理論依據。

華中農業大學動物科技學院博士生何海楠和黃石市中心醫院王軍玲主任為論文的共同第一作者，苗義良教授和周吉隆副研究員為論文通訊作者。本研究受到國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目的資助。

值得一提的是，苗義良教授及團隊成員在動物繁殖學領域已發表了一系列論文。2020年在《Molecular Cell》上發表論文，闡述了克隆胚胎發育過程中染色質三維結構的動態重編程對胚胎基因組激活的作用。2021年在《Stem Cell Reports》上發表論文，發現克服豬克隆胚胎發育過程中組蛋白以及DNA甲基化的重編程障礙的新方法。2022年，針對圍著床期動物胚胎發育和卵母細胞成熟先后在《Autophagy》上發表2篇論文，分別揭示了圍著床期胚胎譜系分離和選擇性自噬在卵母細胞成熟的調控機制，對改善卵母細胞成熟質量和胚胎發育具有重要意義，這些研究展示了選擇性自噬靶向的蛋白降解障礙在畜牧業的潛在應用價值。

參考文獻

1.Song ZH, Yu HY, Wang P, Mao GK, Liu WX, Li MN, et al. Germ cell-specific Atg7 knockout results in primary ovarian insufficiency in female mice. Cell death & disease 2015; 6:e1589.

2. Huang P, Zhou Y, Tang W, Ren C, Jiang A, Wang X, et al. Long-term treatment of Nicotinamide mononucleotide improved Age-related Diminished Ovary Reserve through enhancing the mitophagy level of granuloas cellsin mice. The Journal of nutritional biochemistry 2021:108911.

原文鏈接

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15548627.2022.2063005