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哺乳动物生殖细胞在减数分裂过程中,其基因组是转录沉默的。小鼠的胚胎基因组激活开始于2细胞晚期；而人胚胎基因组的激活发生于4-8细胞期。在合子基因组激活（zygotic genome activation, ZGA）之前,胚胎的发育由母源因子所调控,这些因子在卵母细胞发生过程中积累,并储存于成熟卵母细胞的胞质中。在卵子受精或核移植的胚胎激活后,这些母源因子启动植入前胚胎的发育,胚胎基因组开始转录,表达新的基因,合成新的因子,并发生级联反应,从而合成更多的细胞因子,维持植入前胚胎继续发育。即使合子基因组激活之后,母源蛋白仍可以与胚胎自身新产生的蛋白共同作用,完成对植入前胚胎发育过程的精确调控。因此对母源因子的研究将有助于我们深入了解植入前胚胎发育过程中的重要事件和调控机制,并为寻找早期胚胎体外发育阻滞的原因以及提高体外胚胎培养的效率提供理论基础。干扰素应答基因15（interferon alpha responsive gene 15, IFRG15）是本实验室前期从小鼠的MⅡ期卵母细胞蛋白表达谱中鉴定得到的一个特异性高表达的蛋白质。作为一个较新的蛋白,其在卵母细胞及植入前胚胎中所起的生理功能仍不清楚。有研究证实：家兔卵母细胞及植入前胚胎中检测到Ifrg15 mRNA的表达,推测该基因对植入前胚胎的发育具有一定的影响。因此,为了深入了解IFRG15蛋白在小鼠植入前胚胎发育过程中所发挥的生物学功能及作用机制,我们在本论文中,从以下三个部分展开研究：1.分析BFRG15基本的生物学信息及其表达模式；2.研究IFRG15在小鼠植入前胚胎发育中所发挥的生物学功能；3.探索IFRG15影响小鼠植入前胚胎发育过程的潜在分子机制。首先,我们通过NCBI及ENSEMBLE网站数据库分析了IFRG15基本的生物学信息：IFRG15蛋白由Torlaip2基因编码,该基因共产生9个转录本,其中4个转录本编码131个氨基酸,产生IFRG15蛋白。运用实时荧光定量PCR技术（quantitative Real-Time PCR, qRT-PCR）检测了IfrglS mRNA的表达模式。结果显示：Ifrg15 mRNA在生殖系统中高表达；在生发泡（germinal vesicle, GV）期卵母细胞、停滞于第二次减数分裂中期（metaphase II, MII）卵母细胞和受精卵中均有表达,2-细胞阶段其表达量显著升高且在植入前胚胎中维持较高水平。此表达模式提示：IFRG15蛋白可能作为一种母源因子储存于成熟卵母细胞中,并在植入前胚胎发育过程中发挥重要作用。其次,我们利用显微注射小干扰RNA （small interfering RNA, siRNA）片段技术,特异性沉默Ifrg15在小鼠植入前胚胎及NIH-3T3细胞系中的表达,以探究IFRG15所发挥的生物学功能。结果发现特异性阻断IFRG15蛋白的胚胎发育明显受阻于1-细胞阶段,并且发育受阻的程度与siRNA浓度呈明显的剂量依赖关系。然而,将特异性siRNA注射入2-细胞阶段胚胎中的单个卵裂球中,注射组胚胎仍可发育为3-细胞。由此推测：IFRG15蛋白并不是特异性阻断第一次卵裂过程,而是抑制了植入前早期胚胎发育过程中的细胞周期进程。此外利用脂质体转染技术,将siRNA片段转入小鼠成纤维细胞系中,结果表明：体细胞中并没有出现细胞周期阻滞。上述结果证实：IFRG15蛋白在小鼠植入前胚胎发育过程中发挥了特有的生理调控功能。再次,本研究联合利用活细胞工作站及显微注射技术以确定Ifrg15表达沉默导致植入前胚胎发育阻滞的确切时间点。实时观察发现：IFRG15特异性沉默后,受精卵雌雄原核能够正常靠近到达受精卵中央,但融合异常。EdU掺入实验结果显示：阻断IFRG15蛋白的表达并不影响DNA的复制,由此表明Ifrg15特异性siRNA干涉组的受精卵能够正常进入S期,但不能进入M期,由此推测受精卵阻滞于S期晚期或G2期。随后利用免疫荧光技术分别检测了DNA双链断裂特异性标志物yH2AX及DNA损伤检测点活化的特异性标志物ATM （ataxia telangiectasia-mutated gene）的表达情况,结果提示:Ifrg15干涉组受精卵中yH2AX的表达量明显高于正常组及对照组；正常组与对照组的受精卵中均没有ATM的表达,而Ifrg15干涉组受精卵中有ATM的表达。此外,对ZGA起始的特异性标志物的检测发现：Ifrg15特异性沉默的受精卵中MuERV-L （murine endogenous retrovirus-like）、EIF-la (eukaryotic translation initiation factor AK HSP70.1 （heat shock protein 70.1）及U2AFBP的表达量显著低于正常组。由此可见,特异性沉默IFRG15蛋白的表达可以导致DNA损伤,从而激活细胞周期中G2期DNA损伤检测点,并引起合子转录本激活失败,由此引发了细胞周期阻滞。最后,本研究进一步进行了受精卵沉默Ifrg15后转录组高通量测序的研究,结果显示：Ifrg15干涉组与对照组相比共鉴定出1445个差异基因,其中上调基因1086个,而下调基因359个。其中有相当部分的基因参与细胞周期、生殖等过程中,提示这些基因可能由IFRG15所介导,进而影响植入前胚胎发育过程。综上所述,本研究首次证实了IFRG15蛋白在小鼠植入前胚胎发育过程的细胞周期中发挥着至关重要的作用,并探索了IFRG15蛋白影响小鼠植入前胚胎发育的相关机制。同时,本研究对差异蛋白进行分析,深入阐释了IFRG15蛋白引起DNA损伤的潜在分子机制,从而增进人们对其在ZGA及植入前胚胎发育调控中的认识。