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生物节律基因CRY1通过StAR调控牦牛雄激素代谢及繁殖性能的机制研究

批准号:
32060752
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
36.0 万元
负责人:
张全伟
依托单位:
学科分类:
畜禽繁殖学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张全伟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
雄激素的节律性分泌影响着动物发情、睾丸发育和精子发生等生殖过程,对动物的繁殖性能十分关键。我们前期发现生物节律基因CRY1在不同年龄段的牦牛睾丸组织中均差异表达,与其繁殖能力呈正相关;成年牦牛睾丸间质细胞中抑制CRY1表达,雄激素合成关键酶StAR表达量显著下调并伴随着雄激素分泌量明显减少。因此,我们推测CRY1通过StAR调控牦牛雄激素代谢进而影响繁殖性能,但CRY1如何调控StAR尚不清楚。本项目拟以牦牛睾丸组织、睾丸支持和间质细胞、基因敲除小鼠为研究对象,应用细胞分离培养、基因编辑、ChIP、Pull-down和Co-IP等分子生物学方法,明确CRY1与StAR的表达相关性;解析CRY1通过StAR调控雄激素合成和代谢的分子机制;阐明CRY1参与调控牦牛和小鼠雄激素代谢的生物学异同效应及其对繁殖性能的影响。这将为牦牛及其他家畜生殖生理的研究提供参考依据。
英文摘要
The rhythmic secretion of androgen is crucial to animal reproductive performance through regulating yak reproductive processes such as estrus, testis development and spermatogenesis. Our previously study showed the expression level of biorhythm gene CRY1 was differentially expressed in the yak testicular tissues at different ages and was up-regulated along with age, and was positively correlated with the reproductive performance. The expression of StAR was significantly down-regulated and along with the secretion of androgen significantly decreased when inhibited the expression of CRY1 in the Leydig cells from adult yak testis. Therefore, we hypothesize that CRY1 regulates the androgen metabolism of yak and affecting reproductive performance via StAR, but its mechanism remains unclear. In the present study, yak testicular tissues, Leydig and Sertoli cells and gene knockout mice will be taken as the study objects and the molecular biological methods such as primary cell culture, gene edit, ChIP, pull-down, and Co-IP will be used to clarify the expression relationship between CRY1 and StAR. And then the molecular mechanism of how CRY1 regulates androgen synthesis and metabolism via StAR will be elucidated. In addition, the biological similarities and differences and its effect on reproductive performance of CRY1 in regulating androgen metabolism between yak and mice will be elucidated. This will provide reference for the study of reproductive physiology in yak and other domestic animals.
雄激素的节律性分泌在动物的发情、睾丸发育及精子发生等生殖过程中发挥着重要作用,对牦牛的繁殖性能尤为关键。本研究以牦牛为研究对象,围绕生物节律基因CRY1及其在雄激素代谢中的调控机制开展了系统研究。本研究成功克隆并分析了牦牛CRY1基因序列,发现其基因片段全长为1712 bp,编码418个氨基酸残基。通过qRT-PCR和免疫组织化学技术,明确CRY1在牦牛睾丸组织及生殖轴相关组织中的表达规律。研究表明,CRY1和StAR基因在牦牛睾丸的表达水平随年龄增长逐步升高,在性成熟期(4-6岁)达到高峰,随后趋于下降。CRY1的表达与雄激素代谢关键酶StAR呈正相关,其在睾丸间质细胞中的表达尤为显著。此外,通过检测IGF2和AR的表达规律及分布特征,分析了它们在雄性牦牛睾丸中的功能作用,初步阐述了关键靶标与雄激素合成和代谢的关系。其次,通过构建pGEX-4T-1-CRY1重组质粒,并在细菌中表达和纯化融合蛋白GST-CRY1,开展Pull-down试验和质谱分析,成功筛选出110个与CRY1互作的蛋白。GO和KEGG分析表明,这些蛋白主要参与了睾丸生殖细胞发育、精子发生和雄激素代谢等过程,涉及MAPK和PI3K-Akt等信号通路。进一步分析发现,CRY1可通过结合StAR启动子区域的特定位点,直接调控其转录活性,从而影响雄激素合成。基于转录组学研究,不同年龄段牦牛睾丸差异表达基因的分析显示,GRB10、GRB14、STAG3、NR1D1、NR4A2、AURKA、MTNR1a和MTNR1b等基因在牦牛睾丸中呈现显著的年龄相关表达模式,并可能通过调控睾丸发育和雄激素代谢过程影响牦牛的繁殖性能。特别是GRB10和GRB14基因的表达与牦牛生殖能力存在正相关性,为探索其在牦牛繁殖中的具体机制奠定了基础。综上所述,本研究系统解析了CRY1通过StAR调控牦牛雄激素代谢及其繁殖性能的分子机制。研究不仅为优化牦牛的繁殖性能提供了重要的理论依据,也为其他家畜的生殖生理研究及相关疾病防治提供了科学参考。
STAB1调控Fas/FasL介导牦牛胎盘滋养层细胞凋亡及胎盘炎症性流产的作用与机制研究
  • 批准号:
    32360836
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    32万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    张全伟
  • 依托单位:
国内基金
海外基金