第一部分：Nanos3在生殖细胞发育中的作用通常把婚后同居1年以上未采取任何避孕措施而女方未怀孕称为不育症。不育症在已婚夫妇中的发生率大约为15%。造成不育症的原因通常多种多样,包括精子/卵子生成障碍,输卵管/输精管畸形,内分泌紊乱等。由于生殖细胞发育的高度复杂性,不育症中很大比例是由于生殖细胞发生障碍导致的。Nanos基因在多种动物中被作为生殖细胞的标志物,其在胚胎期生殖细胞前体细胞的存活以及出生后生殖干细胞的维持中都有重要作用。Nanos基因是一个保守的RNA结合蛋白,其在果蝇中起到翻译抑制作用。在小鼠和人中都有三个Nanos同源基因,研究发现,Nanos3在生殖细胞前体细胞特化后即开始表达,并且是细胞生存所必需。但在哺乳动物中Nanos3是通过结合哪些RNA,调控细胞生存的机制仍然未知。此外,对于NANOS3基因在人类中的作用,以及其对人类不孕症中的作用也缺乏临床研究。在本文的研究中,通过与王彬彬教授合作,我们在100个卵巢早衰病人中对NANOS1, NANOS2, NANOS3的外显子进行的测序,我们发现了一个新突变导致位于153位的精氨酸突变为色氨酸。我们对于这个突变对于蛋白稳定性的影响进行了生化分析。突变在人类NANOS3中导致蛋白稳定性显著性降低。我们构建了Nanos3R133W的敲入小鼠,并在基因两侧插入Loxp位点使小鼠模型可以作为条件性敲除模型使用。意外的是,带有突变的杂合子以及纯合子小鼠并没有出现卵巢早衰的表型。随后对于小鼠NANOS3的生化分析表明,小鼠NANOS3的稳定性明显强于人类NANOS3,当蛋白表达水平较低时,突变才能够表现出对小鼠NANOS3蛋白稳定性的影响。我们经过生化分析认为,人和小鼠NANOS3之间的差异可能是由于在精氨酸前一位的氨基酸由缬氨酸变为苏氨酸造成的。根据生化分析结果,我们通过两种Nanos3本底表达量降低的小鼠模型验证突变的生理作用。一种是单拷贝突变基因在Nanos3敲除背景上,一种是两拷贝低表达量突变基因。在低表达量条件下,突变会引起蛋白水平不足量,从而导致生殖细胞前体细胞数目的降低。我们的研究对于理解卵巢早衰的病理机制以及NANOS3的作用机制提供了可能的思路。我们进一步对于Nanos3在出生后生殖细胞中的作用进行了研究。我们在胚胎期15.5天后敲除Nanos3以排除其对于生殖细胞前体细胞的影响。我们发现Nanos3对于出生后雄性的生殖细胞生存起着重要作用。通过核糖核蛋白免疫共沉淀以及高通量RNA测序,我们找到了一些可能的NANOS3结合RNA。我们的研究为进一步揭示Nanos3调控生殖细胞生存的机制提供的可能。第二部分：昼夜节律对于心功能的影响生物钟在维持生理稳态以及整合外界信号方面起着重要作用。同时,昼夜节律紊乱会影响多种生理过程。在本研究中,我们通过运用多种遗传修饰的小鼠模型以及改变光照周期等方法,探索在生物钟和心脏功能之间的分子联系。我们通过心脏超声的方法对小鼠心脏功能进行实时,非侵入性的监测。我们用射血分数以及短轴缩短率作为评估小鼠心脏功能的指标。我们发现野生型小鼠的心功能具有昼夜节律性,并且这种节律性的振幅在运动后加大。此外,在生物钟改变的小鼠以及正常小鼠位于光照周期改变的条件下,心功能的昼夜节律性也随之改变。此外,我们运用在心脏中过表达Pgc1α的小鼠模型,试图解析生物钟对于心脏功能的调控,Pgc1α过表达引起心功能昼夜节律的消失,同时也破坏了生物钟基因以及核受体昼夜节律。我们认为PGC1α通过调控代谢基因的昼夜节律进而影响心功能的昼夜节律性。