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Science Bulletin|母源PAN2:守护早期胚胎发育的poly(A)尾“稳衡器”

受精之后,生命要完成一次关键 “接力”—母源‑合子转换(MZT)。卵母细胞储存的大量母源 mRNA 需要有序降解,胚胎自身的合子基因组激活(ZGA)接管发育程序。去腺苷酸化是 mRNA 降解的起始步骤,PAN2-PAN3 复合体作为起始修剪长 poly (A) 尾的核心分子,它在哺乳动物生殖中的体内生理功能此前尚不明确。浙江大学范衡宇团队在《Science Bulletin》发表研究,解析母源 PAN2 如何维持 mRNA poly (A) 尾稳态,保障小鼠早期胚胎发育进程。
Oct 15th,2026 3 浏览量

本研究综合基因编辑动物模型、胚胎显微操作、PAIso‑seq2 全长 poly (A) 尾测序、Smart‑seq2 转录组、DIA 蛋白质组、RIP‑qPCR 等多维度技术开展研究。构建 Gdf9‑Cre 介导的卵母细胞特异性Pan2条件敲除小鼠,规避全身敲除的围产期致死;结合生育力评估、EU/HPG 染色检测胚胎转录翻译活性;借助 PacBio 平台 PAIso‑seq2 技术,解析微量胚胎样本 mRNA 的 poly (A) 尾长度与 G/U 碱基组成,再通过回补注射、蛋白互作实验解析复合体作用机制。

研究结果显示:母源 PAN2 缺失不影响卵母细胞成熟、排卵与受精,但雌性小鼠表现严重亚生育力,胚胎大量阻滞于 2‑4 细胞阶段。PAN2 的翻译受 mRNA 3’‑UTR 的 CPE/PAS 元件严格管控,在 MII 卵母细胞才被激活表达;PAN2 不能直接结合 RNA,依靠PAN3‑PABPC1 桥接复合体识别靶转录本,优先选择poly (A) 尾缺少 G 碱基、富集 U 碱基的 mRNA 启动去腺苷酸化。母源 PAN2 敲除后,poly (A) 尾稳态彻底紊乱,本该清除的母源 mRNA 发生尾长异常改变、大量累积,BTG4、DIRAS2 等蛋白异常上调,直接抑制合子基因组激活。PAN2 介导的 mRNA 降解通路与 LC3B 自噬型 RNA 清除通路相互独立,无法互相代偿;向敲除受精卵回补 PAN2 mRNA,可部分挽救胚胎发育缺陷。该成果完善母源 mRNA 降解级联调控网络,为临床上不明原因的早期胚胎阻滞提供新的候选分子靶点。



图1.PAN2 调控早期胚胎发育模式图

微量胚胎 poly (A) 尾测序,rRNA 去除是实验成败关键!启衡星rRNA去除试剂盒(FS-R1051-V2)助您一臂之力!

 
图2.启衡星人/小鼠/大鼠 FFPE 样本 rRNA 去除试剂盒V2在研究中的应用

早期胚胎样本属于超微量样本,总 RNA 产量极低,核糖体 RNA 占比极高,会大量挤占测序数据,严重干扰 PAIsoseq2 对 mRNA poly (A) 尾长度、尾内 G/U 修饰碱基的检测。

本研究在 PAIsoseq2 文库构建流程中,使用FSR1051-V2 rRNA 去除探针池对胚胎总 RNA 进行 rRNA 消减处理:

  • 高效清除样本中高丰度核糖体 RNA,降低 rRNA 测序占比,节约测序通量;
  • 在低 RNA 输入条件下完整保留 mRNA 全长以及 poly (A) 尾信息,保障 PacBio Revio 平台 PAIso‑seq2 能够捕获微量胚胎中转录本的 poly (A) 尾长度、G/U 碱基组成;
  • 为本研究两大核心科学发现 —PAN2 缺失引发全局 poly (A) 尾长度紊乱、PAN2 优先靶向低 G、富 U 的 poly (A) 尾转录本提供关键技术支撑。

图3、图4 全部 PAIso‑seq2 数据集均来源于 FS‑R1051-V2 处理后的胚胎样本,这是实现微量胚胎 poly (A) 尾全局解析不可或缺的前处理试剂。

 


图3. Pan2 基因的缺失会导致胚胎中 mRNA 尾端长度分布紊乱。

FS‑R1051 完成 rRNA 消减后获得的胚胎 mRNA poly (A) 尾长度分布测序结果,对比野生型与 Pan2 敲除合子、2‑细胞胚胎的尾长变化,是证明 PAN2 维持 poly (A) 尾稳态的核心数据。


图4在 poly(A) 尾中缺失 G 的 mRNA 尾更易发生级联降解。

FS‑R1051-V2 处理样本得到的 poly (A) 尾 G/U 碱基占比分析,支撑 “PAN2 偏好靶向低 G、富 U 转录本” 核心结论。

 在本研究的PAIso-seq2建库中,2-细胞胚胎总RNA经北京启衡星生物 rRNA去除试剂(FS-R1051-V2)处理去除rRNA后,完整保留了mRNA 3'末端与poly(A)尾信息,支撑PacBio长读长测序获得高质量尾长/尾组成数据。

启衡星rRNA去除试剂盒适用于低起始量、对RNA完整性要求严苛的建库场景,兼容人、鼠等多种物种,广泛服务于全长转录组测序、Direct RNA测序、总RNA-seq等应用。

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