12月13日，内蒙古大学生命科学学院梁成光教授课题组在自然指数顶级期刊Nature Communications以长文形式在线发表了突破性科研进展，题为“CENP-F-dependent DRP1 function regulates APC/C activity during oocyte meiosis I”，揭示了卵母细胞成熟过程中调控细胞周期转换的一种全新机制。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-35461-5

染色体作为承载遗传物质的细胞结构，其分离过程受到严格调控。在人类生殖和家畜优良品种快速扩繁过程中，配子和胚胎在发育过程中经常会出现染色体非整倍体情况。染色体分离异常将导致非整倍体发生，进而引起胎儿流产、先天出生缺陷和肿瘤发生。对于卵母细胞而言，为确保染色体正确分离，纺锤体组装检验点（SAC）会检查动粒是否附着到纺锤体微管，染色体是否精确排列在中期板。当SAC相关条件满足后，细胞从中期向后期转变，启动染色体分离过程，经过连续两次减数分裂后，最终形成等待受精的成熟卵子。

在实验中，团队成员偶然发现，控制线粒体分裂的动力蛋白相关蛋白DRP1，能够与着丝粒蛋白F（CENP-F）相互作用，并参与调控染色体分离。这一现象与教科书中对DRP1的经典功能阐述截然不同。为了充分验证这一非经典调控机制及阐明分子机理，团队成员经过近十年科研积淀，利用高精度蛋白质谱分析、高分辨显微成像、活细胞动态观测及相关分子与细胞生物学技术，从细胞、亚细胞和分子水平等多个维度开展研究。

团队成员首先证明CENP-F参与了卵母细胞第一次减数分裂中后期转换过程，利用TRIM-AWAY技术对CENP-F进行快速敲减能够显著影响动粒的分布，并导致染色体分离异常（图1）。

图1.CENP-F调控卵母细胞第一次减数分裂中后期转换

接下来，作者通过蛋白质谱、免疫共沉淀及超高分辨成像等技术，以坚实的证据证明了在第一次减数分裂中期DRP1能够被 CENP-F招募到着丝粒上（图2）。

图2.CENP-F在卵母细胞第一次减数分裂中期招募DRP1到着丝粒上

进一步，通过对DRP1的快速敲减，发现DRP1是维持SAC活性的关键分子。DRP1的减少会导致染色体提前分离。进而导致异倍体的发生；相反，DRP1活性的维持可以延缓卵母细胞中-后期转换的发生（图3，图4）

图3.DRP1敲减导致SAC功能异常并引起染色体提前分离

图4.DRP1降解是卵母细胞第一次减数分裂中后期转换的前提条件

为了进一步明确CENP-F/DRP1调控染色体分离的机制，团队成员利用活细胞成像技术动态监测CENP-F/DRP1与细胞周期相关蛋白cyclinB1和CDC20的关系。有趣的是，CENP-F/DRP1在中-后期转换过程中都显示出减少的趋势，DRP1的敲减也会导致cyclinB1和Securin提前降解（图5）。

图5.DRP1缺失导致cyclinB1和Securin提前降解

最后，作者通过Co-IP、体外泛素化实验以及活细胞成像实验证明DRP1可以通过结合APC2以抑制其E3连接酶活性，从而削弱APC/C活性并调控减数分裂后期的启动（图6）。

图6.DRP1通过结合APC2抑制APC/C活性

上述系统的工作证明了DRP1是一种潜在的SAC蛋白，能够被CENP-F招募到着丝粒上，并通过结合APC2调节cyclinB1和Securin的降解，进而调控染色体的分离过程（图7）。

图7.CENP-F招募DRP1调节卵母细胞第一次减数分裂中-后期转换

这一成果拓展了人们对细胞周期调控的认知，为研究配子染色体异倍性发生机理提供了新路径，也为预防染色体异倍性引起的出生缺陷、提高体外受精效率提供了新的治疗靶点。

内蒙古大学是该论文的唯一第一作者和通讯作者单位。研究得到了国家自然科学基金（31900596，31960158）、内蒙古自治区自然科学基金(2019ZD09，2019BS03027)、内蒙古自治区科技计划(2019GG103，2021GG0130)、内蒙古自治区重大专项(2021ZD0010，2021ZD0048，2020ZD0008)、内蒙古大学高层次人才启动金(30500-5185142)以及自治区高等学校科学技术研究(NJZY20007)等项目的资助。我校讲师周成杰为第一作者，周成杰及梁成光为共同通讯作者。

梁成光教授课题组

梁成光，教授，博士生导师，在美国斯坦福大学和天普大学完成博士后工作后，于2010年回到母校工作，现任职于内蒙古大学生命科学学院、省部共建国家重点实验室、家畜种质创制与生殖调控研究创新团队。入选教育部新世纪优秀人才支持计划、自治区首批草原英才、自治区杰出青年基金、青年科技英才支持计划、新世纪321人才工程一层次等。曾获中国侨界贡献奖、内蒙古自治区青年科技奖、乌可力奖、内蒙古大学高等教育教学成果奖等；率领团队两度获得“互联网+”大学生创新创业大赛国家铜奖。在国际相关学科主流期刊发表论文40余篇，主编的科普著作《话说克隆技术》入选中共中央宣传部、教育部、共青团中央中小学图书馆推荐书目。担任国际生殖研究协会PI级会员、中国生理学会生殖学科专业委员会理事、中国动物学会生殖生物学分会理事、中国动物学会细胞与分子显微技术学分会理事、内蒙古生物工程学会副理事长；同时担任Biology of Reproduction，Human Reproduction，Molecular Reproduction & Development，Cell Death & Disease，Environmental Toxicology等多种专业期刊的特约编辑和审稿人职务。