《Poultry Science》：Follicle Stimulating Hormone Stimulates Farnesyl-diphosphate Farnesyltransferase 1 Expression through LSD1Ser54p in Chicken Ovarian Granulosa Cells
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本研究揭示了FSH通过诱导LSD1第54位丝氨酸磷酸化（LSD1Ser54p），特异性去除FDFT1启动子区H3K9me1/2抑制性标记，激活胆固醇合成关键基因表达，阐明了FSH-LSD1Ser54p-H3K9me1/2-FDFT1轴在鸡卵泡选择中的表观遗传调控新机制，为禽类生殖生理提供重要分子见解。
在禽类生殖生理领域，卵泡发育的精确调控一直是研究者关注的焦点。母鸡的繁殖效率直接取决于卵巢上卵泡的有序发育和选择过程，其中卵泡选择作为关键环节，决定着一个优势卵泡从众多小黄卵泡中脱颖而出加入等级卵泡队列的命运。虽然已知垂体分泌的卵泡刺激素（FSH）在这一过程中起决定性作用，但外界信号如何转化为细胞内精确的基因表达程序，从而决定卵泡命运的分子细节，特别是表观遗传层面的调控机制，仍不完全清楚。
以往研究表明，FSH通过与其G蛋白偶联受体结合，激活经典的cAMP/蛋白激酶A通路，促进等级卵泡颗粒细胞增殖和分化。同时，FSH还能诱导黄体生成素受体表达，使被选中的卵泡获得生长优势。然而，FSH如何重编程这些细胞决定其最终发育的表观遗传机制仍有待阐明。组蛋白修饰作为重要的表观遗传调控方式，在基因表达调控中发挥关键作用。赖氨酸特异性去甲基化酶1（LSD1）作为首个被发现的组蛋白去甲基化酶，能够特异性去除组蛋白H3第4位和第9位赖氨酸的单甲基化和二甲基化修饰，但其在卵泡选择中的具体功能及调控机制尚不明确。
本研究团队前期磷酸化蛋白质组学研究发现，在母鸡中，被选中的F6卵泡与小黄卵泡相比，LSD1第54位丝氨酸磷酸化水平显著升高，且FSH能够诱导鸡等级卵泡颗粒细胞中LSD1Ser54p的产生，提示LSD1Ser54p在鸡卵泡选择中可能发挥重要作用。为了阐明其具体作用机制，研究人员开展了一系列实验。
研究主要采用了免疫组织化学、蛋白质印迹、细胞转染、实时定量PCR、转录组测序、CUT&Tag染色质分析和CUT&Run qPCR等关键技术方法。实验样本来自规律产蛋的海兰褐母鸡的卵泡组织和颗粒细胞，包括选卵前卵泡和等级卵泡。
磷酸化修饰增强LSD1组蛋白去甲基化活性
通过免疫组织化学分析发现，LSD1Ser54p在等级卵泡的颗粒细胞层和膜细胞层均有定位，且在F6卵泡的颗粒细胞中表达水平最高，随着卵泡发育进程逐渐降低，在排卵前F1卵泡中几乎检测不到。功能实验表明，在等级卵泡颗粒细胞中过表达磷酸模拟突变体LSD1S54E可显著降低H3K4me1/2和H3K9me1/2水平，而野生型LSD1和磷酸缺陷突变体LSD1S54A则无此效应，证明Ser54位点的磷酸化直接增强了LSD1的组蛋白去甲基化酶活性。
LSD1Ser54p结合图谱揭示卵泡选择过程中的功能转变
基因组水平结合谱分析显示，LSD1Ser54p在基因转录起始位点附近显著富集。在选卵前颗粒细胞中，LSD1Ser54p主要结合于FoxO信号通路、癌症中的microRNAs和粘附连接相关基因的启动子区；而在等级颗粒细胞中，则富集于Hippo信号通路、慢性髓系白血病和MAPK信号通路相关基因。差异分析发现，卵泡选择前后有8，382个基因的LSD1Ser54p结合上调，9，063个基因结合下调，这些差异结合基因显著富集于轴突导向、黏着斑和粘附连接等通路。
LSD1Ser54p直接调控类固醇生成和胆固醇合成相关基因
CUT&Tag测序分析发现，LSD1Ser54p直接结合于多个卵泡发育相关基因的启动子区，包括类固醇生成相关基因和胆固醇合成基因。表达分析显示，这些基因在等级颗粒细胞中大多表达上调。进一步功能实验证实，LSD1S54E突变体可显著上调FDFT1和HSD3β1等基因的表达，表明LSD1Ser54p通过其磷酸化状态调控这些关键代谢基因的转录。
FSH诱导的转录重编程部分通过LSD1Ser54p介导并依赖于颗粒细胞分化状态
研究发现FSH可在5分钟内快速诱导等级颗粒细胞中LSD1Ser54p的水平，而对选卵前颗粒细胞无显著影响。转录组测序鉴定出325个FSH调控的差异表达基因，KEGG富集分析显示这些基因主要参与细胞周期、神经活性配体-受体相互作用和细胞骨架等通路。整合分析发现104个基因既受FSH调控又被LSD1Ser54p直接结合，其中包括多个固醇和胆固醇合成相关基因。
LSD1Ser54p通过去除抑制性H3K9甲基化激活FSH应答代谢基因FDFT1
针对关键基因FDFT1的深入机制研究表明，LSD1Ser54p结合于其启动子区的两个主要区域。组蛋白修饰分析发现，LSD1Ser54p富集程度较高的区域H3K9me1/2水平较低，而富集程度较低的区域则呈现H3K9me1/2高水平和H3K9ac、H3K36ac、H4K16ac等激活标记低水平的特征。这表明LSD1Ser54p可能通过特异性去除FDFT1启动子区的H3K9me1/2抑制性标记，建立开放的染色质状态，从而促进基因转录激活。
研究结论与意义
本研究系统阐明了FSH-LSD1Ser54p-H3K9me1/2-FDFT1轴在鸡卵泡选择中的表观遗传调控机制。研究发现FSH通过诱导LSD1第54位丝氨酸磷酸化，增强其组蛋白去甲基化酶活性，进而特异性去除FDFT1等关键代谢基因启动子区的H3K9me1/2抑制性标记，通过"去抑制介导的激活"策略建立转录许可的染色质状态，协调激活胆固醇合成和类固醇生成程序。这一调控机制具有细胞分化状态依赖性，仅在已获得应答能力的等级颗粒细胞中发生，解释了FSH作用的时空特异性。
该研究不仅揭示了卵泡选择过程中一个此前未知的表观遗传调控通路，为理解禽类生殖生理提供了新的分子见解，也为人类卵巢功能障碍性疾病如多囊卵巢综合征的发病机制研究提供了重要参考。研究发现的FSH-LSD1Ser54p调控轴可能成为改善家禽繁殖性能和治疗卵巢功能异常的新靶点。论文发表于《Poultry Science》，对家禽生殖生物学和生殖医学领域均有重要理论意义和应用价值。
