南湖新闻网讯（通讯员 周吉隆 何海楠）近日，我校动物科学技术学院、动物医学院苗义良团队研究成果以“Selective autophagic degradation of ACLY (ATP citrate lyase) maintains citrate homeostasis and promotes oocyte maturation”为题在Autophagy发表。研究首次揭示颗粒细胞选择性自噬在卵母细胞成熟调控上的新机制。
卵母细胞质量是胚胎体外生产和克隆动物制备的决定因素，揭示卵母细胞成熟的调控机制是解决卵母细胞体外成熟质量不佳的关键。颗粒细胞自噬是一种细胞内稳态调控机制，有助于维持原始卵泡的数量及延缓卵巢衰老[1，2]，但其对卵母细胞成熟的调控尚未可知。卵母细胞的体内成熟是一个复杂而严格的生理过程，受多细胞调控的影响使其不能在体外充分模拟，致使颗粒细胞对卵母细胞成熟在能量代谢方面的对话机制研究仍处在“黑匣子”状态。因此，揭示卵母细胞成熟过程中的能量代谢机制已成为提高卵母细胞成熟质量和随后胚胎发育的关键任务。
图1：颗粒细胞-卵母细胞共培养模型及自噬抑制效率的验证
研究中主要利用颗粒细胞-卵母细胞共培养模型，通过化学药物和遗传学手段调控自噬（图1），发现颗粒细胞自噬水平的抑制对卵母细胞的成熟质量和受精能力有着负向调控作用。
图2：ACLY的选择性自噬降解以维持柠檬酸稳态进而促进卵子成熟
此外，通过对培养液的代谢组学分析，发现颗粒细胞自噬损伤对卵母细胞成熟质量的不利影响是由柠檬酸不足引发的，外源补充柠檬酸盐可显著恢复卵母细胞的成熟质量。为了找到柠檬酸调控的分子机制，该团队进行了蛋白免疫共沉淀实验，并将ACLY (ATP柠檬酸裂解酶)锁定为重要的候选分子。通过进一步探索证实SQSTM1/p62通过其泛素结合位点（UBA）与ACLY相互结合，促使ACLY的自噬性降解。通过对人类卵泡的进一步分析，研究人员发现伴随着母体衰老，颗粒细胞的自噬水平显著下调，卵泡液中柠檬酸盐浓度也显著降低。此外，猪卵泡液中的柠檬酸盐浓度也可正向指示卵母细胞的成熟质量（图2）。
综上所述，该研究揭示了颗粒细胞自噬在卵母细胞成熟过程中通过选择性靶向ACLY来维持一定程度柠檬酸盐的有益机制。不仅拓展了研究人员对选择性自噬参与生物学过程的认知，同时也为研究家畜卵母细胞成熟过程中的能量调控机制提供了新的思路及理论依据。
我校动物科学技术学院、动物医学院博士研究生何海楠和黄石市中心医院王军玲主任为论文共同第一作者，苗义良教授和周吉隆副研究员为论文通讯作者。本研究受到国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。
值得一提的是，苗义良教授及团队成员在动物繁殖学领域已发表了一系列论文。2020年在Molecular Cell上发表论文，阐述了克隆胚胎发育过程中染色质三维结构的动态重编程对胚胎基因组激活的作用。2021年在Stem Cell Reports上发表论文，发现克服猪克隆胚胎发育过程中组蛋白以及DNA甲基化的重编程障碍的新方法。2022年，针对围着床期动物胚胎发育和卵母细胞成熟先后在Autophagy上发表2篇论文，分别揭示了围着床期胚胎谱系分离和选择性自噬在卵母细胞成熟的调控机制，对改善卵母细胞成熟质量和胚胎发育具有重要意义，这些研究展示了选择性自噬靶向的蛋白降解障碍在畜牧业的潜在应用价值。
审核人：苗义良
【英文摘要】
Macroautophagy/autophagy is a cellular and energy homeostatic mechanism that contributes to maintain the number of primordial follicles, germ cell survival, and anti-ovarian aging. However, it remains unknown whether autophagy in granulosa cells affects oocyte maturation. Here, we show a clear tendency of reduced autophagy level in human granulosa cells from women of advanced maternal age, implying a potential negative correlation between autophagy levels and oocyte quality. We therefore established a co-culture system and show that either pharmacological inhibition or genetic ablation of autophagy in granulosa cells negatively affect oocyte quality and fertilization ability. Moreover, our metabolomics analysis indicates that the adverse impact of autophagy impairment on oocyte quality is mediated by downregulated citrate levels, while exogenous supplementation of citrate can significantly restore the oocyte maturation. Mechanistically, we found that ACLY (ATP citrate lyase), which is a crucial enzyme catalyzing the cleavage of citrate, was preferentially associated with K63-linked ubiquitin chains and recognized by the autophagy receptor protein SQSTM1/p62 for selective autophagic degradation. In human follicles, the autophagy level in granulosa cells was downregulated with maternal aging, accompanied by decreased citrate in the follicular fluid, implying a potential correlation between citrate metabolism and oocyte quality. We also show that elevated citrate levels in porcine follicular fluid promote oocyte maturation. Collectively, our data reveal that autophagy in granulosa cells is a beneficial mechanism to maintain a certain degree of citrate by selectively targeting ACLY during oocyte maturation.
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15548627.2022.2063005
