Ral GTP酶对小鼠卵母细胞成熟过程中肌动蛋白动态和高尔基体分布至关重要

Ral GTPase is essential for actin dynamics and Golgi apparatus distribution in mouse oocyte maturation.

作者信息Ming-Hong Sun, Lin-Lin Hu, Chao-Ying Zhao, Xiang Lu, Yan-Ping Ren, Jun-Li Wang, Xiang-Shun Cui, Shao-Chen Sun
PMID34112192
期刊Cell Div
发布时间2021-06-10
DOI10.1186/s13008-021-00071-y

实验完整度

包含体外卵母细胞培养、siRNA敲低、Western blot、RT-qPCR、免疫荧光和统计验证,但未涉及动物模型或临床样本,功能验证较单一。

主要模型

小鼠卵母细胞

重点核对

siRNA敲低RalA/B后,极体排出率显著降低(对照组64.92±1.17%,敲低组50.33±0.48%) 皮层肌动蛋白荧光强度增加(对照1.00±0.00,敲低组1.88±0.20) 细胞质肌动蛋白荧光强度增加(对照1.00±0.00,敲低组2.45±0.24) 染色体定位距离比值增加(对照1.00±0.00,敲低组0.77±0.05) GM130异常定位率升高(对照组30.27±3.47%,敲低组67.57±8.2%)

摘要

背景:Ral家族是Ras样GTP酶超家族的一员,包括RalA和RalB。RalA/B在许多细胞生物学功能中发挥重要作用,包括细胞骨架动力学、细胞分裂、膜运输、基因表达和信号转导。然而,RalA/B是否参与哺乳动物卵母细胞减数分裂仍不清楚。本研究旨在探讨RalA/B在小鼠卵母细胞成熟过程中的作用。结果:我们的结果表明,RalA/B在卵母细胞成熟的所有阶段均有表达,并且在减数分裂恢复后富集于纺锤体周边区域。将RalA/B siRNA注射到卵母细胞中显著干扰了极体排出,表明RalA/B对卵母细胞成熟至关重要。我们观察到在RalA/B敲低卵母细胞中,皮层和细胞质中的肌动蛋白丝荧光强度显著增加,且染色体未能定位到皮层附近,表明RalA/B调节肌动蛋白动力学以促进小鼠卵母细胞的纺锤体迁移。此外,我们还发现RalA/B耗尽后,纺锤体周边的高尔基体分布受到干扰。结论:总之,我们的结果表明RalA/B影响肌动蛋白动力学,从而影响小鼠卵母细胞中的染色体定位和高尔基体分布。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
RalA/B是否参与小鼠卵母细胞减数分裂成熟过程?
核心机制
RalA/B通过调节肌动蛋白动力学,影响染色体定位和高尔基体分布,进而导致极体排出失败。
主要证据
siRNA敲低RalA/B后,卵母细胞极体排出率下降,皮层和胞质肌动蛋白密度增加,染色体中央滞留,GM130信号减弱,高尔基体分布异常。
研究意义
研究揭示了Ral GTP酶在哺乳动物卵母细胞减数分裂中的关键作用,为理解卵母细胞成熟调控机制提供了新见解。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检测RalA/B在卵母细胞中的表达和定位

确定RalA/B在小鼠卵母细胞减数分裂各阶段的表达模式和亚细胞定位。

培养卵母细胞至0、4、9、12小时对应GV、GVBD、MI和MII阶段,用Western blot检测蛋白表达,用免疫荧光染色观察RalA/B的定位。

2

敲低RalA/B并验证敲低效率

验证siRNA敲低RalA和RalB mRNA及蛋白的效果。

通过显微注射将RalA/B siRNA注入GV卵母细胞,培养20-24小时后,用RT-qPCR检测mRNA水平,用Western blot检测蛋白水平。

3

观察RalA/B敲低对极体排出的影响

评估RalA/B缺失是否影响卵母细胞成熟和第一极体排出。

注射siRNA后培养12小时,观察并统计极体排出率。

4

检测肌动蛋白密度变化

检查RalA/B敲低是否改变肌动蛋白在皮层和细胞质的分布和密度。

用Phalloidin-TRITC染色MI期卵母细胞,通过共聚焦显微镜观察并分析荧光强度。

5

评估染色体定位

检查RalA/B敲低是否影响染色体向皮层迁移。

注射siRNA后培养10小时,测量染色体中心轴到皮层的距离比,并统计。

6

检测高尔基体分布

检查RalA/B敲低是否影响高尔基体在纺锤体周围的分布。

用GM130抗体进行免疫荧光染色,观察MI期卵母细胞中高尔基体分布,并统计分析异常率和荧光强度。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证基因表达变化
验证细胞功能变化
验证分子表达变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
兔抗RalA/B多克隆抗体Biossbs-6170R-A350
小鼠抗RalA/B单克隆抗体Santa Cruzsc-374582
鬼笔环肽-TRITCSigma-Aldrich--
Hoechst 33342Sigma-Aldrich--
Eppendorf FemtoJet显微注射仪Eppendorf AG--
倒置显微镜OlympusIX53
PVDF膜Millipore--
HRP标记二抗----
ECL Western blot系统Tanon--
Dynabeads mRNA直接提取试剂盒Invitrogen--
PrimeScript RT Master MixTakara--
共聚焦激光扫描显微镜ZeissLSM 800 META
GraphPad Prism 5GraphPad--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
卵母细胞采集和培养
小鼠品系(ICR)、年龄(4周)、培养条件(M16培养基,37°C,5% CO2)
阅读提示:参见Materials and methods中的'Oocyte harvest and culture'
siRNA敲低
siRNA序列、浓度(50 μM)、混合比例(1:1)、注射量(5-10 pl)、培养时间(20-24小时)
阅读提示:参见Materials and methods中的'Microinjection of RalA/B siRNAs'
Western blot
抗体(小鼠抗RalA/B,1:500)、二抗(1:1000)、蛋白上样量(至少120个卵母细胞)
阅读提示:参见Materials and methods中的'Western blotting'
RT-qPCR
RNA提取试剂盒、反转录试剂盒、引物序列、分析方法(2−ΔΔCt)
阅读提示:参见Materials and methods中的'Real-time quantitative PCR'
免疫荧光
固定(4% PFA,30分钟)、透化(0.1% Triton X-100,20分钟)、封闭(1% BSA)、一抗浓度(RalA/B 1:100)、Phalloidin-TRITC浓度(5 μg/ml)、Hoechst染色时间(15分钟)
阅读提示:参见Materials and methods中的'Immunofluorescent staining and confocal microscopy'