Oosp1,全称为Oocyte-secreted protein 1,是一种在哺乳动物卵母细胞中特异性表达的蛋白质。它在卵母细胞的生长、分化和成熟过程中发挥重要作用。Oosp1基因在不同物种中存在,例如牛和小鼠。在牛中,OOSP1基因位于染色体15上,由5个外显子组成,跨度近7.9 kb。在牛卵母细胞中,OOSP1基因有两种剪接变体,即OOSP1_v1和OOSP1_v2。OOSP1_v1编码一个预测的163个氨基酸长的蛋白质,与小鼠OOSP1具有氨基酸同源性,并且具有一个潜在的信号肽,可能被糖基化。OOSP1_v2蛋白具有与OOSP1_v1相同的信号肽,但由于外显子2的跳跃引入了移码,因此只有35个氨基酸长。OOSP1_v1和OOSP1_v2 mRNA的表达分析表明,该基因仅在卵母细胞中表达,这与小鼠中Oosp1在脾脏和肝脏中也表达的情况不同。使用实时PCR进行的OOSP1_v1和OOSP1_v2 mRNA表达谱分析表明,它们在卵母细胞的生发泡(GV)阶段的mRNA水平较高,并逐渐减少,直到囊胚阶段,此时它们无法检测到。首次确定了牛OOSP1基因是已知少数卵母细胞特异性标记之一[1]。
Oosp1基因在小鼠中也得到研究。小鼠Oosp1基因位于染色体19上,由5个外显子组成,跨度超过16.4 kb,并在人类染色体11q12-11q13处定位。小鼠Oosp1基因编码一个202个氨基酸的蛋白质,包含一个21个氨基酸的信号肽序列、5个潜在的N-连接糖基化保守序列和6个半胱氨酸,这些半胱氨酸预测形成3个二硫键。小鼠Oosp1 mRNA长约1.0 kb,在成年卵巢的卵母细胞中高水平存在,在脾脏中存在较低水平。Oosp1的鉴定作为新的卵母细胞分泌蛋白,为未来的体外和体内功能分析提供了可能,以确定其在卵巢卵泡发生中的作用[2]。
Oosp1基因的表达受到多种转录因子的调控。例如,Soxl2是卵母细胞特异性基因表达的早期转录调节因子,对于维持和分化卵母细胞至关重要。Soxl2的缺失会导致卵母细胞迅速丢失,并且卵母细胞特异性基因的表达异常,包括Oosp1。这些发现表明,Soxl2是早期卵母细胞发生的关键因素,对于卵母细胞的维持和分化至关重要[3]。
Oosp1基因的表达还受到胰岛素样生长因子-1(IGF-1)的调节。IGF-1是一种重要的生长因子,在卵母细胞的生长和成熟中发挥重要作用。研究表明,IGF-1可以促进卵母细胞成熟,抑制凋亡,并影响卵母细胞能力相关基因的表达。在体外成熟(IVM)的牛卵母细胞中,添加IGF-1可以增加IGFBP4基因的表达,并影响COX2基因的表达。这些结果表明,IGF-1在卵母细胞生长和成熟过程中发挥重要作用,并影响卵母细胞能力的获得[5]。
Oosp1基因的表达还受到Yy1蛋白的调控。Yy1是一种多功能的Polycomb组基因,在转录调控中既作为激活剂又作为沉默剂发挥作用。研究表明,Yy1在卵母细胞生长过程中发挥重要作用,对于卵母细胞成熟和颗粒细胞扩张至关重要。Yy1缺失的卵母细胞表现出Gdf9和Bmp15的表达严重降低,这可能是颗粒细胞扩张失败的原因。此外,Yy1缺失的卵母细胞还表现出Oosp1等多种卵母细胞特异性因子的表达水平改变。这些结果表明,Yy1在卵泡发生和卵巢功能中发挥重要作用,并且在卵母细胞中特异性地参与卵母细胞-颗粒细胞通讯[6]。
除了在卵母细胞中的作用,Oosp1基因还与其他生殖过程相关。研究表明,Oosp1基因的表达与女性生育能力有关。例如,Oosp1基因的缺失会导致小鼠的生育能力下降,但不会导致不孕。这表明Oosp1基因对于女性生育能力是必需的,但不是完全必需的[7]。
Oosp1基因的表达还与其他基因的表达相关。例如,Nobox基因是一种家盒基因,在卵母细胞中表达,对于卵母细胞的发育至关重要。Nobox基因的缺失会导致卵母细胞迅速丢失,并且卵母细胞特异性基因的表达异常,包括Oosp1。此外,Nobox基因的缺失还会导致多能性相关基因Pou5f1和Sall4的表达显著下调,而男性决定基因Dmrt1的表达上调。这些结果表明,Nobox基因可能是一个卵母细胞特异性基因表达的激活剂,并且卵母细胞在抑制男性决定基因的表达中发挥重要作用[4]。
综上所述,Oosp1基因是一种在哺乳动物卵母细胞中特异性表达的蛋白质,对于卵母细胞的生长、分化和成熟过程至关重要。Oosp1基因的表达受到多种转录因子的调控,包括Soxl2、Yy1和Nobox。Oosp1基因的表达还受到IGF-1等生长因子的调节。Oosp1基因的表达与其他生殖过程相关,包括女性生育能力和卵母细胞特异性基因的表达。Oosp1基因的研究有助于深入理解卵母细胞发生和生殖过程的机制,为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Tremblay, Karine, Vigneault, Christian, McGraw, Serge, Morin, Guillaume, Sirard, Marc-André. 2006. Identification and characterization of a novel bovine oocyte-specific secreted protein gene. In Gene, 375, 44-53. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16580794/
2. Yan, C, Pendola, F L, Jacob, R, Eppig, J J, Matzuk, M M. . Oosp1 encodes a novel mouse oocyte-secreted protein. In Genesis (New York, N.Y. : 2000), 31, 105-10. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11747200/
3. Choi, Youngsok, Yuan, Daniel, Rajkovic, Aleksandar. 2008. Germ cell-specific transcriptional regulator sohlh2 is essential for early mouse folliculogenesis and oocyte-specific gene expression. In Biology of reproduction, 79, 1176-82. doi:10.1095/biolreprod.108.071217. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18753606/
4. Choi, Youngsok, Qin, Yingying, Berger, Michael F, Bulyk, Martha L, Rajkovic, Aleksandar. 2007. Microarray analyses of newborn mouse ovaries lacking Nobox. In Biology of reproduction, 77, 312-9. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17494914/
5. Araujo, M S, Guastali, M D, Paulini, F, Castilho, A C S, Landim-Alvarenga, F C. 2020. Molecular and cellular effects of insulin-like growth factor-1 and LongR3-IGF-1 on in vitro maturation of bovine oocytes: comparative study. In Growth hormone & IGF research : official journal of the Growth Hormone Research Society and the International IGF Research Society, 55, 101357. doi:10.1016/j.ghir.2020.101357. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33038561/
6. Griffith, Gillian J, Trask, Mary C, Hiller, Jacob, Tremblay, Kimberly D, Mager, Jesse. 2010. Yin-yang1 is required in the mammalian oocyte for follicle expansion. In Biology of reproduction, 84, 654-63. doi:10.1095/biolreprod.110.087213. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21123818/
7. Abbasi, Ferheen, Kodani, Mayo, Emori, Chihiro, Fujihara, Yoshitaka, Ikawa, Masahito. 2020. CRISPR/Cas9-Mediated Genome Editing Reveals Oosp Family Genes are Dispensable for Female Fertility in Mice. In Cells, 9, . doi:10.3390/cells9040821. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32231122/