卵母细胞在其受精后由高度分化的单倍体配子发育为具有全能性的早期胚胎是人类以及其他哺乳动物个体发生过程中最具里程碑意义的事件。这一关键事件的正常发生有赖于卵母细胞减数分裂的正确完成与同源染色体的精准分离，以及卵母细胞获得能够受精和支持早期胚胎发育的潜能（亦通称为卵母细胞的核质成熟）。卵母细胞这些成熟过程的差错是导致卵子质量下降，进而引起流产与早产、出生缺陷，以及不孕不育等临床疾病的重要原因。

卵母细胞的发育成熟受控于其自身所具有的独特的基因表达程序与调控机制。在绝大多数哺乳动物中，卵母细胞的基因转录活动发生在其早期生长阶段而在其生长的终段停止，这使得之后的卵母细胞成熟、受精和早期胚胎发育完全依赖于其在生长过程中所表达并储存的mRNA。因此，转录后mRNA的代谢调节成为卵母细胞内基因表达调控的关键方式，而母源mRNA的有效储存以及在特定的发育与成熟节点的选择性翻译和降解（统称母源mRNA的命运）就成为制约卵子发生成败与卵子质量的关键因素。然而，决定母源mRNA命运的具体分子机制尚不十分清楚，是目前国际卵子发生领域的研究热点和前沿。RNA结合蛋白（RBP）在母源mRNA代谢和卵子发生过程中发挥着重要的调控作用，但其中的具体作用机制还远未阐明。

该研究利用RNA互作组捕获 (RNA-Interactome Capture, RIC) 技术首次成功分离鉴定了小鼠卵母细胞的RBP组（RBPome），并且从中发现了进化上高度保守的LSM14B是卵母细胞特异表达的并且为卵母细胞发育成熟和母源mRNA代谢调控所必需的核心RBP。

RBP是卵母细胞发育成熟的重要调节因子，但其在卵母细胞中的完整表达谱尚未被揭示。该研究利用RIC技术首次全局式地鉴定了小鼠卵母细胞中所表达的RBP。在所鉴定到的1396个RBP中，632个为RBPbase数据库中已知的RBP，其余的764个为未知的RBPs（图1A）。基因富集分析表明，这些已知的RBP主要参与“mRNA代谢及加工”等相关过程，而未知的RBP主要参与跟RNA生物学过程无关的生物学事件（图1B）。在所鉴定到的1396个RBP中，肽段数大于等于2的RBP有270个，其中的228个为已知的RBP。这228个已知RBP中的三分之二都与 “RNA代谢”以及“细胞周期”过程调控相关，而其他的RBP则基本参与“细胞骨架的组织”、“核小体组装与基因转录”、“蛋白质的稳定性与修饰”以及“糖酵解与糖异生” 等过程（图1C-E）。最为重要的是，该228个已知RBP中既包括了那些已知在卵母细胞发育与成熟过程中具有重要的调控功能的RBP（譬如：CPEB1，DAZL和YBX2 )，也包括一些目前其在哺乳动物卵子发生过程中的功能尚未明确的RBP（例如：LSM14A/B和RBPMS2)。因此，该小鼠卵母细胞RBPome为母源mRNA的命运与卵母细胞质量决定机制相关的研究提供了丰富的资源。

图1 小鼠生长发育充分的卵母细胞 (FGOs)中的RBP的分离与鉴定

（图源：Li, et al., Advanced Science, 2023)

       通过对上述RBPome数据的深入挖掘，该研究发现进化上高度保守的LSM14B是小鼠卵母细胞特异表达的并且为卵母细胞发育成熟和母源mRNA代谢调控所必需的核心RBP。Lsm14b全身性缺失不影响雄鼠生殖，但雌鼠因其所排出的卵母细胞在完成第一次减数分裂后进入间期而不孕（图2A）。同时，由于调控减数分裂进程的某些重要基因的表达失调，Lsm14b缺失的卵母细胞在成熟至第一次减数分裂中期时，其纺锤体检验点不能正常失活而后期促进复合物（APC）不能及时激活，进而导致中期向后期的转换、同源染色体的分离、以及第一极体的排出发生显著延迟（图2B-D）。另外，Lsm14b缺失的卵母细胞中WEE激酶表达水平异常升高，致使卵母细胞中的MPF活性在中-后期转换以及同源染色体分离结束后不能够及时回升至足够高的水平，最终导致卵母细胞的减数分裂无法推进至第二次减数分裂中期，而是进入间期（图2D-E）。蛋白质组学分析表明Lsm14b缺失的卵母细胞中MASTL蛋白表达的严重降低可能是引起上述卵母细胞减数分裂缺陷的重要原因（图2F）。进一步的研究与分析证明Lsm14b的缺失不影响卵母细胞中Mastl mRNA的表达水平，但是LSM14B能够通过与Mastl mRNA的3’-UTR结合而促进MASTL蛋白的翻译表达（图3E）。

图2 Lsm14b-KO卵母细胞减数分裂成熟缺陷的表型分析与机制探讨

（图源：Li, et al., Advanced Science, 2023)

通过利用LACE-seq（图3A-C）与Co-IP/MS（图4A-C）技术对卵母细胞中LSM14B所结合的mRNA与蛋白质进行分离与鉴定，该研究揭示了LSM14B作为核心组织者与诸多卵子发生所必需的因子的蛋白或者mRNA形成动态多功能的核糖核蛋白（RNP）复合物共同调控母源mRNA的代谢与卵母细胞的发育成熟。这些因子包括BRWD1、CKS2、DNMT1、DPPA3、GDF9、GPR3、MARF1、MOS、NLRP5、NOBOX、NPM2、PADI6、PDE3A、TRIM28以及UHRF1等。此外，LSM14B与多个参与mRNA不同代谢过程的RBP（如CNOT1、CPEB1、CPSF1、DDX6、EDC4、EIF4E1B、EIF4ENIF1、ESRP1、MARF1、PABPC1L、PATL2、YBX2、和ZAR1等）相结合并调控卵母细胞的翻译；同时，LSM14B蛋白通过相分离以液滴样凝聚物存在于早期发育时期卵母细胞内的P-Body中（图4D-H）。

图3 卵母细胞中LSM14B所结合的RNA的分离鉴定与特征分析

（图源：Li, et al., Advanced Science, 2023)

图4 卵母细胞中LSM14B所结合蛋白的CoIP-MS鉴定以及表达与定位特征分析

（图源：Li, et al., Advanced Science, 2023)