松弛素3在鱼类精子发生过程中的作用及分子机制研究
批准号:
31772825
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
周林燕
依托单位:
学科分类:
C1901.水产学基础
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
邹远超、陈锦霖、谢浪、杨兰英、杨鹏、方雪莲、孙少华、彭锟、蔡静
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中文摘要
雄激素(11-KT)和孕激素(DHP)被认为是促进鱼类精子发生和成熟的关键因素,但雄激素合成酶抑制剂处理,或DHP受体基因突变未影响雄性育性。我们发现松弛素(Relaxin3,RLN3)缺失导致精子发生不能进入减数第二次分裂,不能形成精子细胞,雄性不育,促性腺激素和雄激素合成水平下降,表明RLN3可能是鱼类精子发生过程的关键调控因子。本项目拟鉴定RLN3及其受体在脑和精巢的表达模式,建立RLN3及其受体的敲除模型,分别用RLN3转基因、hCG、11-KT对基因敲除个体进行回救,深入研究RLN3对精子发生的影响。通过RNA-seq研究基因敲除对lncRNAs和生殖轴关键基因表达水平的影响,检测DNA甲基化修饰状态的变化。通过ChIP-seq筛选RLN3的靶基因,qPCR和原位杂交等检测靶基因的表达。本项目旨在揭示RLN3调控精子发生的分子机制和表观遗传机制。
英文摘要
Fish androgen (11-KT) and progestin hormone (17α, 20β-dihydroxy-4-pregnen-3-one, DHP) were considered as the key hormones in spermatogenesis and sperm maturation. However, treatment by steroidogenic enzyme inhibitor of 11-KT, or mutation of DHP receptor gene had no effects on fertility of male fish. Intriguingly, we found that mutation of RLN3 resulted in failure of second meiotic division, absence of spermatids and infertility. Meanwhile, RLN3 gene deficiency led to the decrease of androgen and gonadotropin production. Therefore, fish spermatogenesis might be tightly controlled by RLN3 peptide hormone. In this proposal, the expression pattern of RLN3 and its receptor in testis and brain will be characterized. Knockout of RLN3a, RLN3b and their receptor and rescue by each RLN3 transgene, 11-KT, hCG will be carried out to further clarify the possible roles of RLN3 in fish spermatogenesis. To understand the epigenetic modification in RLN3-regulated spermatogenesis, lncRNA sequencing, DNA methylation modification of the key genes of reproductive axis will be examined between control and RLN3 knockout fish in the brain and testis. Finally, ChIP-seq will be carried out to clarify the possible target genes of RLN3, and Real-time PCR and in situ hybridization will be used to characterize the expression level of potential RLN3 target. The final goal of this project is to bring insights into the molecular and epigenetic mechanisms of RLN3 in spermatogenesis regulation in teleosts.
本项目以尼罗罗非鱼(Orochromis niloticus)为实验动物,构建rln3a和3b基因的敲除模型,从HPG轴(脑-垂体-性腺)的不同层面,揭示了Rln3调控精子发生和雄性育性的分子机制。研究结果概述如下:.1、通过Real-time PCR对罗非鱼脑、垂体和性腺的检测发现,rln3a在精巢中高表达并特异性表达于精巢间质细胞,而rln3b在脑中高表达。双色荧光原位杂交显示,rln3a/3b及其受体均定位于中脑视顶盖的中央纤维层。脑分区Real-time PCR结果表明,rln3a和rln3b在罗非鱼间脑中的表达量最高,rln3的四个受体rxfp3、rxfp3.2a、rxfp3.3a3、rxfp3.3b在几个脑区和精巢中都有表达,因此推测rln3可能通过HPG轴调控尼罗罗非鱼性腺的发育。.2、利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在尼罗罗非鱼中成功构建了rln3a基因的纯合突变系,研究发现,与对照雄鱼相比,rln3a-/-雄鱼的成熟精子数量减少、精子形态异常、精巢中生精细胞数量显著减少,生殖相关基因表达也显著降低,说明rln3a突变影响精子发生,导致雄性不育,后续育性实验也证明这一点。Rln3a-/- 突变导致雄激素合成酶基因显著下降,11-KT合成水平降低,而hRLN3(人RLN3重组蛋白)和11-KT能回救rln3a突变导致雄鱼育性的降低。进一步研究发现cAMP/PKA信号通路相关蛋白的表达显著下降,结合该通路的激动剂和抑制剂处理实验,证明了rln3a突变对精子发生的影响可能是通过cAMP/PKA信号通路实现的。.3、通过不同脑分区的转录组测序,发现rln3基因突变导致脑生物节律相关基因表达紊乱。多巴胺合成水平增加,但多巴胺受体表达水平显著下调,证明Rln3a缺失导致多巴胺信号通路阻滞,进而影响脑垂体FSH和LH的表达,最终影响雄性育性。.4、同时我们构建rln3b纯合突变系,rln3b基因突变导致雄鱼精小叶结构萎缩,精子发生过程受到抑制,类固醇合成通路相关基因的表达也显著降低,说明rln3b可能通过影响精巢体细胞环境调控精子发生过程。.5、在项目执行期间,项目负责人申请获准国家自然科学基金面上项目1项,重庆市自然科学基金面上项目1项,重庆市教委研究生科研创新项目1项;培养学生14人(博士2人,硕士12人);发表SCI收录论文共6篇(均已标注)
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
The role of StAR2 gene in testicular differentiation and spermatogenesis in Nile tilapia (Oreochromis niloticus)
StAR2基因在尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)睾丸分化和精子发生中的作用
DOI:10.1016/j.jsbmb.2021.105974
发表时间:2021-08-24
期刊:JOURNAL OF STEROID BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY
影响因子:4.1
作者:Li, Lu;Wu, You;Zhou, Linyan
通讯作者:Zhou, Linyan
Comparative transcriptome profiling and characterization of gene expression for ovarian differentiation under RU486 treatment
RU486 治疗下卵巢分化的比较转录组分析和基因表达特征
DOI:10.1016/j.ygcen.2018.03.005
发表时间:2018
期刊:General and Comparative Endocrinology
影响因子:2.7
作者:Sun Shaohua;Cai Jing;Tao Wenjing;Wu Limin;Tapas Chakraborty;Zhou Linyan;Wang Deshou
通讯作者:Wang Deshou
Rln3a is a prerequisite for spermatogenesis and fertility in male fish
Rln3a是雄性鱼类精子发生和生育能力的先决条件
DOI:10.1016/j.jsbmb.2019.105517
发表时间:2020-03
期刊:Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology
影响因子:4.1
作者:Yang Lanying;Li Yanlong;Wu You;Sun Shaohua;Song Qiang;Wei Jing;Sun Lina;Li Minghui;Wang Deshou;Zhou Linyan
通讯作者:Zhou Linyan
Effects of long term antiprogestine mifepristone (RU486) exposure on sexually dimorphic lncRNA expression and gonadal masculinization in Nile tilapia (Oreochromis niloticus)
长期暴露于抗孕酮米非司酮 (RU486) 对尼罗罗非鱼 (Oreochromis niloticus) 性二态性 lncRNA 表达和性腺雄性化的影响
DOI:10.1016/j.aquatox.2019.105289
发表时间:2019-10-01
期刊:AQUATIC TOXICOLOGY
影响因子:4.5
作者:Cai, Jing;Li, Lu;Wang, Deshou
通讯作者:Wang, Deshou
Nuclear progestin receptor (Pgr) knockouts resulted in subfertility in male tilapia (Oreochromis niloticus)
核孕激素受体 (Pgr) 敲除导致雄性罗非鱼 (Oreochromis niloticus) 生育力低下
DOI:10.1016/j.jsbmb.2018.04.011
发表时间:2018-09-01
期刊:JOURNAL OF STEROID BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY
影响因子:4.1
作者:Fang, Xuelian;Wu, Limin;Wang, Deshou
通讯作者:Wang, Deshou
通过基因编辑构建快速生长的罗非鱼新品系
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2021
- 负责人:周林燕
- 依托单位:
长非编码RNA调控罗非鱼雌性性别分化的分子机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2020
- 负责人:周林燕
- 依托单位:
孕激素(DHP)调控鱼类雌性性别分化过程的机制研究
- 批准号:31572597
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:周林燕
- 依托单位:
硬骨鱼类雌性性别决定和分化的分子机制研究
- 批准号:31201986
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:23.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:周林燕
- 依托单位:
国内基金
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