无精子症DAZ基因家族在版纳微型猪近交系中的功能与作用机制研究
批准号:
32060733
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
霍金龙
依托单位:
学科分类:
家畜种质资源与遗传育种学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
霍金龙
中文摘要
版纳微型猪近交系是世界上首个培育成功的大型哺乳动物近交系,但公猪的精子质量影响了群体的扩繁,限制了其发展和应用。前期我们对无精子症DAZ家族BOLL和DAZL基因的研究发现其mRNA在睾丸中特异高表达;另外,发现BOLL起始密码子由ATG突变为了ACG,提示该基因家族在近交系精子发生过程中的作用模式可能与在其他物种中不同。针对这一发现,我们提出了三种假设,并设计实验方案,通过分析基因组成、结构及功能元件,确定BOLL基因起始密码子缺失在不同品种猪中是否具有普遍性,并揭示基因的基本特性;采用BSP-PCR、qPCR、WB、IHC技术从启动子甲基化、RNA转录以及蛋白翻译角度研究基因表达;进一步采用细胞转录组测序联合ChIP、RIP、Co-IP和RNA Pull Down进行综合分析,获悉其互作调控网络。研究结果可为阐明DAZ基因家族在版纳微型猪近交系精子发生中的功能及作用机制提供理论依据。
英文摘要
The poor sperm quality of the boar has limited the development and applications of Banna mini-pig inbred line (BMI), which is the first successfully cultivated large mammal inbred line in the world. Our previous study about DAZ gene family, known as deleted in azoospermia, showed that the mRNA of BOLL and DAZL has been overexpressed specifically in the testis. Besides, the initiation codon of Boll gene mutated from ATG to ACG, which indicated that the action mode of this gene family may not be exactly the same as that of other species. Hence, we proposed three different hypotheses and designed appropriate schemes to confirm the universality of the mutation and the basic characteristics of genes through analyzing the constitution, structure and functional unit. Meanwhile, gene expression will be studied through promoter methylation, RNA transcription and protein translation with the techniques of BSP-PCR, qPCR, WB and IHC. Further, the interaction regulatory networks will be obtained via transcriptome sequencing of cells, ChIP, RIP, Co-IP and RNA Pull Down. The results will provide theoretical foundation for clarifying the function and mechanism of DAZ gene family in the BMI spermatogenesis.
DAZ基因家族(主要包括BOLL和DAZL两个基因)在哺乳动物精子发生中起关键作用,尽管在其他哺乳动物中已有较多研究,但在猪中的研究相对较少。本研究以版纳微型猪近交系(BMI)为对象,系统探究了这两个基因的表达调控机制。利用RACE和RT-PCR技术成功分离了BOLL和DAZL两个基因的全长cDNA及编码区序列,并鉴定出BOLL的三种可变剪接体。启动子分析揭示BOLL基因启动子区含45个CpG位点,而DAZL基因含1个CpG岛、3个核心启动子及10种转录因子结合位点。通过多猪种比较表明,BOLL起始密码子(ATG)在所有猪种中高度保守。利用qPCR和Western Blot技术分别从mRNA和蛋白水平验证了BOLL和DAZL在BMI睾丸组织中的特异性表达。转录组测序进一步证实了它们在BMI睾丸中的正向高表达,且其上下游基因与绵羊、山羊等物种高度相似。功能注释表明,BOLL涉及精子发生、减数分裂、RNA结合和翻译调控等14个GO类别,并受ssc-miR-34a靶向调控,同时有10个lncRNA与BOLL竞争性地结合ssc-miR-34a。DAZL则主要参与精子发生、细胞分化、生殖细胞发育和翻译调控等15个GO类别,受ssc-miR-199a-5p、ssc-miR-199b-5p等6个miRNA的调控,并有多个lncRNA与DAZL竞争性地结合相应的miRNA。蛋白互作分析揭示了BOLL与CPEB1、PUM2、CDC20B等蛋白有相互作用,而DAZL与PUM2、DAZAP2、SYCE1等蛋白相互作用。相关性分析揭示,BOLL与DDX3X、DDX3Y、MEST和PIWIL1等基因显著相关,DAZL则与SOHLH1显著相关。进一步地,通过分离BMI原代精原干细胞并进行RNA免疫沉淀(RIP)实验,筛选出与BOLL蛋白结合的PRDM14、CFAP54、SPPL2C和RNASE10等4个基因,以及与DAZL蛋白结合的DNMT3A、SUN5、GLI1和ERCC1等4个基因,从而揭示了它们在精子发生中的功能网络作用。本研究首次在BMI中系统解析了BOLL和DAZL基因的分子结构、表达调控及功能,为深入理解猪精子发生的分子机制提供了重要数据,并为猪的繁殖育种奠定了理论支撑。
版纳微型猪近交系猪→人异种器官移植免疫排斥关键候选基因CMAH和B4GALNT2的功能鉴定
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批准号:31660650
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:39.0万元
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批准年份:2016
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负责人:霍金龙
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依托单位:
版纳微型猪近交系生精障碍关键基因pSeptin12、14的功能与作用机制研究
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批准号:31460580
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:50.0万元
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批准年份:2014
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负责人:霍金龙
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依托单位:
版纳微型猪近交系移植免疫排斥相关基因的数字化表达谱分析
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批准号:31160439
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:50.0万元
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批准年份:2011
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负责人:霍金龙
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依托单位:
国内基金
海外基金