牛卵泡TEDDM1表达特点及其功能分析

旨在研究牛卵泡跨膜附睾蛋白1(transmembrane epididymal protein 1,TEDDM1)的分子特征和立体结构,并结合TEDDM1在不同生理状态牛卵泡的表达特性分析其功能。本研究采集牛发情期第一卵泡波优势卵泡(dominant follicle,DF)和从属卵泡(subordinate follicle,SF),分别分离颗粒细胞(granulosa cells,GCs),提取总RNA后反转录,设计牛 TEDDM 1特异性引物进行PCR扩增、克隆、测序,获得全CDS区后运用生物信息学方法对序列结构进行分析;以牛 RPLP 0作为内参基因,在DF和SF中使用qRT-PCR对 TEDDM 1的表达量进行检测;兔抗TEDDM1一抗检测TEDDM1在牛卵泡中的表达和定位。结果表明, TEDDM 1基因CDS区全长903 bp,编码300个氨基酸,有7次跨膜的α螺旋结构,属于典型的G蛋白偶联受体,该基因氨基酸序列与非洲野牛( Bison bison bison )序列相似性最高,为99.4%;功能域分析表明,TEDDM1分子中存在未知功能结构域,蛋白家族716(domains of unknown function protein families 716,DUF716)结构域。qRT-PCR分析表明, TEDDM 1 mRNA在SF的表达量显著高于DF( P <0.05);免疫组化分析表明,TEDDM1在DF和SF的颗粒层和膜层细胞均有表达,特异性显色强度表明TEDDM1在SF颗粒层和膜层细胞表达量均高于DF。本研究为进一步探讨TEDDM1在牛卵泡发育过程中的调控作用及其在信号转导和激素调节中的功能提供了依据,为后期深入研究牛卵泡发育机理奠定基础。

牛卵泡AGTR2序列结构及表达特性分析

【目的】研究牛卵泡发育过程中关键调控蛋白CART的候选受体AGTR2的分子特征和立体结构,并结合AGTR2在不同生理状态牛卵泡的表达特性分析其功能。【方法】同期发情处理后,经B超声波连续监测(每12 h一次)采集牛双侧卵巢,分离优势卵泡(dominant follicles,DF)和从属卵泡(subordinate follicles,SF);其中3头牛DF和SF分别分离颗粒细胞(granulosa cells,GCs),抽提总RNA后,经反转录、引物特异性扩增、胶回收及测序,获得AGTR2基因全CDS区;生物信息学方法对其序列结构、亲缘关系及立体结构进行分析;设计AGTR2和内参基因RPLP0 qRT-PCR引物,分析AGTR2在牛DF和SF的差异表达情况;另1头牛DF和SF经4%多聚甲醛固定后,设定阳性、阴性对照组和试验组,应用免疫组织化学技术对AGTR2进行表达和定位分析。【结果】AGTR2 CDS区全长1089 bp,编码362个氨基酸;牛卵泡AGTR2氨基酸序列与NCBI数据库获得的其他24种动物对应的氨基酸序列BLAST分析表明,该序列与印度水牛序列相似性最高(99.4%),与其他动物序列相似性为92.0%—98.9%;立体结构和功能域分析表明,AGTR2立体结构中包含有7个横跨细胞膜的平行的α螺旋结构,符合G蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptors,GPCRs)的典型特征;qRT-PCR分析结果表明AGTR2 mRNA在DF的表达量极显著高于SF(P<0.01),且差异表达倍数达7.47倍;免疫组织化学分析结果表明AGTR2在牛DF和SF颗粒层、膜层细胞均有表达,特异性显色强度表明AGTR2在SF膜层细胞表达量高于DF。【结论】AGTR2属于G蛋白偶联受体,符合神经肽CART受体的基本特征;本试验为进一步研究AGTR2在牛卵泡发育过程中调控信号通路和激素分泌的机理奠定基础,同时,对后期鉴定CART的受体、深入阐明CART调控牛卵泡发育的作用机理具有重要意义。

牛卵泡CART受体的筛选及其表达特性分析

旨在筛选可卡因-苯丙胺调节转录肽(cocaine and amphetamine regulated transcript peptide, CART)的受体,明确其受体在优势卵泡(dominant follicles, DF)和从属卵泡(subordinate follicles, SF)的表达特性。本研究使用琼脂糖Protein A/G磁珠免疫共沉淀(co-immunoprecipitation, Co-IP)鉴定CART及其相互作用蛋白;利用HMMTOP V2.0分析其跨膜次数并获得G蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptors, GPCRs);运用SWISS-MODEL和PDB数据库对CART和筛选出的GPCRs同源建模,获得模型分子的PDBQT文件,并通过评分函数对构建模型质量和每个氨基酸残基的模型质量进行评价;将CART和待分析受体PDBQT文件输入ZDOCK进行分子对接,获得复合体立体空间模型和评分函数值;利用qRT-PCR和免疫组织化学技术对筛选出的靶蛋白趋化因子样受体1(chemokine-like receptor 1, CMKLR1)在牛DF和SF中的表达及定位进行分析。Co-IP获得的111个蛋白质组分中包含10个膜蛋白,分别为A2M、C5、CMKLR1、COX2、DDOST、HEATR5A、B3AT、ADT2、RPN2、SLC4A1;其中CMKLR1具有7次跨膜的α螺旋结构,属于GPCRs;利用SWISS-MODEL建模技术构建CART和CMKLR1的分子模型,ZDOCK分子对接后获得复合体立体空间模型,其中评分函数值最高为1 977.34。qRT-PCR分析表明,CMKLR1 mRNA在SF中的表达量显著高于DF(P<0.05);免疫组织化学分析结果表明,CMKLR1存在于牛DF和SF颗粒层、膜层,在SF颗粒层和膜层细胞显色强度均高于DF,这与qRT-PCR的分析结果相一致。结果显示,蛋白同源建模和分子对接技术应用于受体筛选是可行的。CMKLR1作为神经肽CART的候选受体,在SF的表达量显著高于DF,该研究对CART受体的鉴定及深入阐明CART调控牛卵泡发育的作用机理具有重要意义。

基于Label-free技术分析牛卵泡蛋白质组分及关键调控蛋白

旨在研究牛卵泡发育过程中蛋白质组表达变化并筛选卵泡发育关键调控蛋白,利用非标记(label-free)定量蛋白质组学技术对牛卵泡颗粒细胞(granulesa cells, GCs)蛋白质组分进行比较分析。采集牛发情周期优势卵泡(dominant follicles, DF)和从属卵泡(subordinate follicles, SF),分别分离GCs,并提取总蛋白,胰蛋白酶酶解,液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)进行蛋白质组分分析,数据库检索分析DF和SF中蛋白质表达情况,并应用生物信息学方法筛选牛卵泡发育关键调控蛋白。结果表明:本试验从30 321个肽段中共成功鉴定出3 409种蛋白质(FDR≤0.01),其中,DF中表达2 895种蛋白质,SF中表达3 102种蛋白质,获得差异表达蛋白质(差异倍数>2,P<0.05) 259种,17种差异表达蛋白质可能与牛卵泡优势化过程相关,SERPINB2可能调控牛卵泡闭锁。该研究筛选获得的牛卵泡差异表达蛋白质和特异表达蛋白质,丰富了牛卵泡发育调控理论,为进一步研究卵泡闭锁及优势化奠定基础。

牛卵泡颗粒细胞CART相互作用蛋白鉴定及受体筛选

旨在筛选牛卵泡发育关键负调控因子可卡因-苯丙胺调节转录肽(cocaine and amphetamine regulated transcript peptide,CART)的相互作用蛋白及其受体。本研究采集3头健康母牛双侧卵巢,分离卵泡后刮取颗粒细胞(granulosa cells,GCs)混样;采用跨膜蛋白Extraction试剂盒提取膜蛋白,运用Protein G琼脂糖磁珠与重组CART蛋白、Anti-CART抗体共孵育(n=3);洗脱CART-蛋白复合物进行二级质谱(LC-MS/MS)分析;获得的蛋白经可信度过滤,利用生物信息学技术对其进行功能聚类分析,通过CELLO V2.5软件对蛋白进行亚细胞定位和跨膜区分析;获得7次跨膜的G蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptors,GPCRs),经ProtScale软件分析其胞内外结构区段特点,符合神经肽与受体结合结构特点的GPCR作为CART的候选受体。抽提的膜蛋白经免疫亲和层析(n=3)后,分别鉴定出149、557和298个相互作用蛋白,经筛选剔除重复蛋白,共鉴定出620个蛋白。多数据库集功能富集分析表明,CART相互作用蛋白包含参与信号传导活性的GNAS、GNG8和JUP,参与类固醇生物合成的HSD3B,参与细胞凋亡或增殖调节的OPA1和S100A11,参与Notch信号通路的ERH,这些蛋白或信号通路均与牛卵泡发育密切相关。亚细胞定位和跨膜区分析共获得膜蛋白156个,占总蛋白数的20.53%;其中7次跨膜的GPCRs有8个。经TMHMM分析表明,8个GPCRs中仅ZMPSTE24、HM13和GPR108的N端在胞外,C端在胞内,与神经肽受体的结构特征一致;经PredictProtein结合位点分析表明,ZMPSTE24在5~6跨膜区间的胞内环存在G蛋白结合的位点。ZMPSTE24作为CART的候选受体,有待于分子互作和功能试验进一步加以验证。本研究为牛卵泡CART受体的鉴定奠定了基础,对丰富牛卵泡发育调控理论具有重要意义。