1. 背景介绍

表观遗传学：基因的DNA序列不发生改变的情况下，基因的表达水平与功能发生改变，并产生可遗传的表型。这种信息有的来自DNA甲基化，有的来自组蛋白修饰，还有的来自RNA的调控、染色质的重塑、基因印记等。

哺乳动物卵母细胞减数分裂在G2/前期同步，在家畜和人类中分别停滞数年或数十年。减数分裂重新开始，伴随着生发泡的核膜破裂（NEBD），随后是进一步的减数分裂进程。最后，成熟卵母细胞在第二轮减数分裂中期再次停止，在此阶段卵母细胞预定受精，此时如果遇到精子，次级卵母细胞便完成减数第二次分裂，成为成熟卵子，与精子结合成为受精卵。卵母细胞减数分裂成熟是由负责蛋白质靶标翻译后修饰（PTM）的酶机制巧妙地协调的。

在哺乳动物卵母细胞中，细胞中的中心体在减数分裂之前被剔除。对于这种无典型中心体细胞而言，减数分裂纺锤体的形成主要包括3个关键过程，即不依赖于中心体的微管成核、纺锤体两极化以及纺锤体极的形成。在哺乳动物卵母细胞中，染色体排列是一个慢且渐进的过程，依赖于微管、染色体臂与动粒之间的相互作用。他们之间的相互作用，使染色体推向纺锤体赤道板。哺乳动物卵母细胞和胚胎发育中的纺锤体组装机制与体细胞中传统的装配机制有很多不同。

SIRT1是酵母Sir2的哺乳动物同源物，属于NAD+依赖性组蛋白脱乙酰酶（也称为sirtuins），SIRT1在卵母细胞中作用的确切机制尚未研究，不过有许多直接的参与表观遗传的SIRT1底物，如H3K9、H4K16等，药物性SIRT1激活是提高卵母细胞活力的一种可能途径。

2.材料方法

3. 实验结果

3.1卵母细胞减数分裂过程中SIRT1的重新定位

SIRT1仅位于生发泡（GV）时期的未成熟卵母细胞细胞核中，在卵质中只有微弱的信号。一旦减数分裂重新开始，SIRT1在NEBD时期卵母细胞的卵质中弥散分布。MI期SIRT1信号几乎消失，MII期SIRT1显现纺锤体样式，WB检测到预期SIRT1的120 kDa条带和约80 kDa条带（还观察到60kDa和~65kDa的条带，其中考虑了SIRT1亚型2（59.9kDa）。成熟卵母细胞中的60 kDa条带消失，而65 kDa条带保留。

3.2当卵母细胞成熟时，SIRT1呈纺锤状分布

减数分裂时候纺锤体上SIRT1和α微管蛋白高度重叠，成熟卵母细胞中的SIRT1呈现纺锤状样式，但是经Taxol（紫杉醇）处理的卵母细胞未显示SIRT1-α-微管蛋白结合，并且SIRT1在卵质中被稀释。

3.3 SIRT1导致卵母细胞成熟过程中纺锤体α-微管蛋白的低乙酰化

在0.25μmol/L BML-278处理下α微管蛋白乙酰化降低，sirtinol（选择性SIRT1和SIRT2脱乙酰基酶抑制剂）处理后，α-微管蛋白乙酰化增强。

基于SIRT1和SIRT2共定位，α微管蛋白乙酰化降低结果是SIRT1作用。

3.4 SIRT1调节卵母细胞成熟过程中的表观基因组

在0.25μmol/L BML-278处理下，H3K9三甲基化增强，在0.125μmol/L BML-278处理下，H3K4二甲基化（1降到0.69），在0.25μmol/L BML-278处理下，H3K4二甲基化（1降到0.74）。

着丝粒相关的驱动蛋白KIF2A和H3K9共染色结果

虽然0.25μmol/L BML-278处理下，H2AK119泛素化升高，但是0.25μmol/L BML-278处理细胞凋亡下降，表明BML-278处理没有损伤DNA，TUNEL分析评估BML-278激活SIRT1对DNA保护作用。VC空白对照，PC阴性对照。综上所述，BML-278处理后，SIRT1改变了成熟卵母细胞的组蛋白编码和染色质质量，而且NEBD时期SIRT1信号消失，表明SIRT1改变组蛋白编码仅局限于GV时期。

3.5 SIRT1驱动GV期卵母细胞组蛋白编码的建立

在（0.25和0.5）μmol/L BML-278处理下，H3K9三甲基化增强；在0.125μmol/L BML-278处理下，H3K9二甲基化降低。

4. 结果讨论

SIRT1只存在于未成熟GV期卵母细胞，核膜破裂（NEBD）后SIRT1信号立即稀释在在卵母细胞的细胞质中，并最终在成熟MII卵母细胞中形成纺锤状模式，与卵母细胞中的其他组蛋白去乙酰化酶表现一致。

经Taxol处理后的卵母细胞中SIRT1与α-微管蛋白没有关联，同时在体内成熟卵母细胞与SIRT1的关联较弱，活体成熟卵母细胞和经Taxol处理的卵母细胞中的发现，SIRT1和α微管蛋白结合减少表明成熟卵母细胞的纺锤体已准备好，以便在受精后发生后续变化。

SIRT1将组蛋白编码向染色质稳定和DNA保护方向转移，这与其他sirtuins一致，SIRT1可以通过调节配子以及早期胚胎和胚胎干细胞中的LSD1/KDM1A来实现重大影响，同时推测SIRT1与泛素化蛋白酶体系统存在串扰，成熟卵母细胞MII的阶段停滞，并且含有高度浓缩的染色质，因此表观遗传修饰的机会较少。SIRT1可能通过调节PLK1，促进微管聚合。

总结：SIRT1似乎分别在未成熟GV时期卵母细胞和成熟MII卵母细胞中具有表观遗传和非表观遗传的分子作用模式。SIRT1在卵母细胞成熟、受精和早期胚胎发育中的生理作用仍有待阐明。

文章链接：https://jasbsci.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40104-019-0372-3