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微丝(actin filament，F-actin)作为细胞骨架的主要成分之一，除了维持细胞形态之外，还广泛参与细胞各种生命活动，诸如:细胞增殖、分化和迁移等。为满足细胞各种生命活动需要，微丝在很多调控蛋白作用下处于高度动态的聚合与解聚过程中。微丝及其调控因子可以通过调节细胞增殖、分化和迁移参与哺乳动物早期胚胎发育。之前的研究表明，物种保守的微丝相关蛋白WDR1(Trp-Asp(WD)Repeat Domain1，又称微丝结合蛋白1，actin interact protein1，AIP1）可以加速微丝重要调控因子Cofilin对F-actin的解聚作用。在对基因突变小鼠的研究中发现WDR1失活导致胚胎在E10.5（胚胎发育第10.5天）前死亡并被吸收。但是目前有关WDR1在小鼠早期胚胎发育中的功能和作用机制仍不清楚。为了研究WDR1在小鼠早期胚胎发育过程中的功能和作用机制，本项目利用条件性敲除小鼠和条件性敲除细胞系，结合生化、分子生物学等技术，对母源和合子基因组启动的Wdr1在小鼠早期胚胎发育过程中的功能机制进行了深入研究。 实时定量RT-PCR和Western blotting结果显示Wdr1在小鼠各种组织细胞中皆有表达，而且在MEF(mouse embryo fibroblast)细胞中的表达明显高于ES(embryo stem)细胞。在卵母细胞和植入前胚胎(pre-implantation)中，Wdr1则呈现母源基因表达模式。Zp3-cre介导的卵母细胞特异敲除，对卵母细胞成熟和着床前胚胎发育没有明显影响，而且卵母细胞特异敲除雌性小鼠的生育能力与对照组相当。伴随着胚胎继续发育，如果合子基因组不能启动Wdr1基因，则胚胎在围植入期（胚胎发育第5.5天，E5.5）死亡并被吸收。体外培养WDR1缺失的囊胚表现为贴壁后不能进行正常的细胞增殖，滋养层细胞中出现明显F-actin结构异常。在2i/LIF条件下可以建立WDR1缺失的ES细胞系，而且ES细胞增殖、干性基因表达和早期分化基本不受影响。有意思的是，WDR1缺失的ES细胞中，调控微丝动态变化的重要调控因子Cofilin的定位受到影响，而且Cofilin磷酸化水平明显降低。这些结果提示WDR1除加速F-actin解聚外，还可能通过控制磷酸化Cofilin水平，调控细胞中的actin动态变化。 为进一步研究WDR1在调控actin动态变化过程中的功能机制，建立了诱导敲除Wdr1的MEF细胞系。尽管Wdr1敲除不会影响ES细胞增殖，但明显减弱MEF细胞增殖。WDR1敲除的MEF细胞系中，F-actin结构出现异常，且Cofilin磷酸化水平明显下降。在ES细胞和MEF细胞中过表达WDR1并不能提高Cofilin磷酸化水平。MEF细胞中，WDR1蛋白量逐渐减少，不会使Cofilin磷酸化水平随之降低，只有当WDR1基本不检测不到时，磷酸化Cofilin才明显降低。这说明WDR1对于Cofilin磷酸化的调控不是剂量依赖的。与此同时，WDR1调控Cofilin磷酸化水平也发生在其他细胞中，如:卵母细胞和早期胚胎细胞。进一步研究发现，WDR1可以结合Cofilin磷酸激酶LIMK1，并可能竞争性改变LIMK1与微管的结合，从而调控Cofilin的磷酸化和F-actin的动态变化。 总之，本研究揭示了WDR1在小鼠早期胚胎发育的功能，发现了WDR1调控微丝重要调控因子Cofilin活性的新通路。我们的研究提示WDR1不仅可以加速Cofilin对微丝纤维的解聚，还可通过控制Cofilin磷酸化水平调控actin动态变化，从而参与细胞生命活动。该研究不仅增加了对于F-actin动态调控在小鼠早期胚胎发育过程中的认识，还明显促进了对于WDR1在细胞中功能机制的理解。