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        AMH及其相關(guān)基因在鴨不同等級卵泡中的表達

        2018-03-07 06:50:48應(yīng)詩家于建寧施振旦
        江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報 2018年1期
        關(guān)鍵詞:大白卵泡定量

        陳 蓉, 應(yīng)詩家, 陳 哲, 于建寧, 施振旦

        (江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所,江蘇 南京 210014)

        抗繆勒氏管激素(Anti-Mullerian hormone,AMH),又稱繆勒氏管抑制物質(zhì)(Mullerian-inhibiting substance,MIS),是轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factorβ,TGFβ)超家族成員[1],在性腺組織中表達。最初,人們對AMH的理解僅限于其在性別分化中的作用——抑制雄性胚胎繆勒氏管的發(fā)育[2]。直到1999年,Durlinger等通過AMH基因敲除小鼠研究發(fā)現(xiàn)AMH具有抑制原始卵泡募集和降低生長卵泡對促卵泡激素(Follicle-stimulating hormone,F(xiàn)SH)敏感性的作用[3-4]。體外研究結(jié)果已表明,AMH抑制生長卵泡對FSH敏感性是通過調(diào)控FSH受體(FSH receptor,F(xiàn)SHR)信號通路實現(xiàn)的[5-6]。與其他TGFβ超家族成員一樣,AMH通過與細(xì)胞膜上的2個絲氨酸/蘇氨酸激酶受體(Ⅰ和Ⅱ型)相結(jié)合,激活胞漿內(nèi)Smad分子從而調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄[7]。其中,Ⅱ型受體(AMH receptor 2,AMHR2)是AMH特異性的[8],Ⅰ型受體則與TGFβ超家族另一個成員骨形態(tài)發(fā)生蛋白(Bone morphogenetic proteins,BMPs)共享[9]。與哺乳動物相比,AMH基因在禽類卵泡發(fā)育中的功能研究起步較晚,目前主要集中在家雞中。2008年,Johnson等[10]首次檢測了產(chǎn)蛋雞卵巢不同等級卵泡的顆粒細(xì)胞中AMH基因的表達情況,發(fā)現(xiàn)AMH基因的信使核糖核酸(Messenger ribonucleic acid,mRNA)表達量隨著卵泡的發(fā)育逐漸降低,并且AMH主要由小卵泡的顆粒細(xì)胞表達,與哺乳動物的表達模式相一致,表明AMH基因在禽類中具有保守的生物學(xué)功能。目前,國內(nèi)外尚無AMH基因在水禽卵泡發(fā)育中的功能研究。本研究擬以連城白鴨為研究對象,通過定量PCR技術(shù)檢測卵巢不同等級卵泡中AMH基因及其相關(guān)調(diào)控基因的表達情況,為水禽卵泡發(fā)育的分子機制研究積累基礎(chǔ)資料。

        1 材料與方法

        1.1 樣本采集

        選擇同批出雛同條件飼養(yǎng)的200日齡連城白鴨雌性個體8只,分別采集卵巢組織中的等級卵泡F5(最小的等級卵泡)、小黃卵泡(Small yellow follicle,SYF)和大白卵泡(Large white follicle,LWF),經(jīng)液氮速凍后置于-80 ℃保存。其中,等級卵泡F5去除卵黃蛋白。

        1.2 總RNA提取與cDNA第一鏈的合成

        采用動物組織總RNA提取試劑盒[DP431,天根生化科技(北京)有限公司產(chǎn)品]提取總RNA,NanoDrop 2000分光光度計檢測RNA的純度(OD260/OD280≥1.8;OD260/OD230≥1.0)和濃度。采用PrimeScriptTMRT Master Mix試劑盒[RR036A,日醫(yī)生物技術(shù)(北京)有限公司產(chǎn)品]以總RNA為模板合成互補脫氧核糖核酸(Complementary deoxyribonucleic acid,cDNA)第一鏈。

        1.3 mRNA定量PCR分析

        根據(jù)GenBank中綠頭鴨或者近緣物種相關(guān)mRNA序列設(shè)計基因特異性引物,引物信息見表1,其中SF1(Steroidogenic factor 1,類固醇生成因子1)、WT1(Wilms tumor 1,Wilms腫瘤基因1)、GATA4(GATA-binding protein 4,GATA結(jié)合蛋白4)基因引物序列引自參考文獻[11]。以β-肌動蛋白(β-actin)為內(nèi)參基因,按照TransStart Top GreenSuperMix試劑盒(AQ131-04,北京全式金生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品)的說明書配制反應(yīng)體系并在ABI 7500 Real-Time PCR儀上進行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase chain reaction,PCR),每個樣品重復(fù)3次。

        表1定量PCR引物信息表

        Table1PrimersinformationforquantitativePCR

        基因名稱 序列(5'→3')產(chǎn)物長度(bp)退火溫度(℃)AMHF:CTCGGATGACAAATGCTTCA11160R:ACTCCATCAGCGGAGAGGTASOX9F:GCTGAATGAGAGCGAGAAGC11960R:CGTTCTTCACCGACTTCCTCSF1F:GCTCAGTACCTTTGGCCTCA12260R:GCAGCAGCTTCATCTGGTCTGATA4F:TTTCTGCTAACGGGAGGGAGCAAT10260R:AAGTCCAAGTGGTGGCCATTTCAGWT1F:TCTGAAGACTCATACCAGGACTCA13660R:CATGTTCCTCTGGTGCATGTAMHR2F:CTGATGGAGCACGAGAACG9060R:GTAGAGCTGCAGGACCAGGAFSHRF:CCTAGCCATTGCTGTGCATTT10660R:TGCCAGGTTGCTCATCAAGGCYP19A1F:AGAAGCGACAACAGCTTTCC12660R:TCTCCAGCACACACTGGTTCβ-actinF:GAGAAATTGTGCGTGACATCA15260R:CCTGAACCTCTCATTGCCA

        1.4 總蛋白提取

        將卵泡組織置于適量的組織細(xì)胞裂解液(WB-0061,北京鼎國昌盛生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品)中,勻漿,冰上靜置至充分裂解,4 ℃,12 000 r/min離心10 min,保留上清液,BCA蛋白定量試劑盒測定總蛋白的濃度(BCA01,北京鼎國昌盛生物技術(shù)有限公司)。取適量的上清液與蛋白上樣緩沖液混勻,煮沸5 min,冷卻至室溫。

        1.5 蛋白質(zhì)印跡檢測

        總蛋白質(zhì)經(jīng)濃度為12%的十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳(Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)分離后,電轉(zhuǎn)印至聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)膜上,5%脫脂奶粉室溫封閉1 h。加入鼠抗人AMH單克隆抗體(稀釋比例為1∶100,sc-166752,Santa Cruz公司產(chǎn)品),4 ℃孵育過夜。洗膜緩沖液(Tris-buffered saline with 0.05% Tween 20,TBST)洗滌后,加入過氧化物酶標(biāo)記的山羊抗鼠IgG(稀釋比例為1∶2 000,CW0103S,北京康為世紀(jì)生物科技有限公司產(chǎn)品),室溫孵育1 h。TBST洗滌后,加入EasySee? Western Blot Kit發(fā)光液(DW101-02,北京全式金生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品),置于ImageQuant LAS 4000化學(xué)發(fā)光成像儀中曝光,拍照。同時,使用兔抗人β-actin單克隆抗體(稀釋比例為1∶1 000,Cat No. 4970,Cell Signaling Technology公司產(chǎn)品)進行內(nèi)參蛋白的檢測。

        1.6 數(shù)據(jù)分析

        采用2-△△Ct法進行mRNA定量PCR試驗數(shù)據(jù)處理,目的基因的相對表達量采用“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示。采用Image J軟件對蛋白質(zhì)印跡條帶進行灰度值分析,目的蛋白的相對表達水平采用“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示。采用SPSS軟件進行統(tǒng)計分析,均值比較采用單因素方差分析法,兩兩比較采用LSD法。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 AMH基因在鴨不同等級卵泡中的表達量

        本研究分別通過定量PCR和蛋白質(zhì)印跡技術(shù)檢測了AMH基因在鴨不同等級卵泡中的表達情況。在mRNA水平上,AMH基因在大白卵泡中的表達量顯著高于等級卵泡F5,在小黃卵泡中的表達量也顯著高于等級卵泡F5(圖1A)。在蛋白質(zhì)水平上,AMH蛋白在大白卵泡中的表達量顯著高于小黃卵泡和等級卵泡F5,但是在小黃卵泡中的表達量與等級卵泡F5無顯著差異(圖1B)。此外,AMH基因在蛋白質(zhì)水平上的差異程度要低于mRNA水平。這些結(jié)果表明,隨著卵泡的發(fā)育,AMH基因的表達量逐漸降低。

        A:AMH基因的mRNA表達量;B:AMH蛋白的表達量。F5:等級卵泡F5;SYF:小黃卵泡;LWF:大白卵泡。不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖1 鴨不同等級卵泡中AMH基因的表達量Fig.1 Expression of AMH gene in various-sized follicles of duck

        2.2 AMH基因啟動子區(qū)相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子在鴨不同等級卵泡中的表達量

        本研究通過定量PCR技術(shù)分別檢測了SOX9(Sex determining region Y-box 9,SRY相關(guān)基因9)、SF1、GATA4和WT1這4種轉(zhuǎn)錄因子在鴨卵巢不同等級卵泡中的表達量。在mRNA水平上,SOX9基因在不同等級卵泡中的表達量無顯著差異(圖2A);SF1和GATA4基因在大白卵泡和小黃卵泡中的表達量顯著高于等級卵泡F5(圖2B和圖2C);WT1基因在大白卵泡和小黃卵泡中的表達量也顯著高于等級卵泡F5(圖2D)。這些結(jié)果表明,隨著卵泡的發(fā)育,SF1、GATA4和WT1基因的表達量逐漸降低。

        A~D:分別為SOX9、SF1、GATA4和WT1基因的mRNA表達量。F5:等級卵泡F5;SYF:小黃卵泡;LWF:大白卵泡。不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖2 鴨不同等級卵泡中轉(zhuǎn)錄因子SOX9、SF1、GATA4和WT1的表達量Fig.2 Expression of SOX9, SF1, GATA4 and WT1 in various-sized follicles of duck

        2.3 AMHR2和AMH相關(guān)調(diào)控基因在鴨不同等級卵泡中的表達量

        本研究通過定量PCR技術(shù)分別檢測了AMHR2、FSHR、CYP19A1和BMP6這4種基因在鴨卵巢不同等級卵泡中的表達量。在mRNA水平上,AMHR2基因在小黃卵泡的表達量顯著高于等級卵泡F5(圖3A);FSHR基因在不同等級卵泡中的表達量無顯著差異(圖3B);CYP19A1基因在小黃卵泡和等級卵泡F5中的表達量顯著高于大白卵泡(圖3C);BMP6基因在大白卵泡和小黃卵泡中的表達量顯著高于等級卵泡F5(圖3D)。這些結(jié)果表明,隨著卵泡的發(fā)育,CYP19A1基因的表達量逐漸升高,AMHR2和BMP6基因的表達量逐漸降低。

        3 討 論

        鑒于AMH基因在哺乳動物和雞卵泡發(fā)育中的重要作用,本研究通過定量PCR技術(shù)檢測了鴨卵巢不同等級卵泡中AMH基因的表達情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)AMH基因的mRNA表達量隨著卵泡的發(fā)育逐漸降低,這與Johnson等在產(chǎn)蛋雞中的研究結(jié)果相一致[10],表明AMH基因在禽類中具有保守的生物學(xué)功能。鑒于哺乳動物AMH抗體可用于檢測禽類AMH蛋白表達[12],本研究還從蛋白質(zhì)水平上驗證了AMH基因在卵泡發(fā)育中的表達規(guī)律。在哺乳動物中,AMH基因的起始轉(zhuǎn)錄需要轉(zhuǎn)錄因子SOX9的參與,而轉(zhuǎn)錄因子SF1、WT1和GATA4能夠協(xié)同SOX9增強AMH基因的表達[13]。但是,Oreal等[14]在雞胚中發(fā)現(xiàn)AMH基因的起始轉(zhuǎn)錄不需要轉(zhuǎn)錄因子SOX9的參與,表明AMH基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控機制在禽類與哺乳動物之間是非保守的。本研究通過定量PCR技術(shù)分別檢測了這4種轉(zhuǎn)錄因子在鴨卵巢不同等級卵泡中的表達情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn),除了SOX9基因外,SF1、WT1和GATA4基因的mRNA表達量隨著卵泡的發(fā)育逐漸降低,與AMH基因的表達趨勢相一致,表明這3種轉(zhuǎn)錄因子可能在AMH轉(zhuǎn)錄調(diào)控中發(fā)揮重要作用。其中,Takada等[15]在雞胚中已經(jīng)證實SF1能夠結(jié)合到AMH基因啟動子區(qū)并激活其轉(zhuǎn)錄。因此,下一步我們需要證實WT1和GATA4是否能夠結(jié)合到禽類AMH基因啟動子區(qū)并激活其轉(zhuǎn)錄。

        A~D:分別為AMHR2、FSHR、CYP19A1和BMP6基因的mRNA表達量。F5:等級卵泡F5;SYF:小黃卵泡;LWF:大白卵泡。不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖3 鴨不同等級卵泡中AMHR2、FSHR、CYP19A1和BMP6基因的表達量Fig.3 Expression of AMHR2, FSHR, CYP19A1 and BMP6 genes in various-sized follicles of duck

        在哺乳動物中的研究結(jié)果表明,AMH抑制生長卵泡對FSH敏感性是通過調(diào)控FSHR信號通路實現(xiàn)的。因此,本研究通過定量PCR技術(shù)分別檢測了AMHR2、FSHR和CYP19A1基因的表達情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn),AMHR2基因的mRNA表達量在等級卵泡中顯著降低,與AMH基因的表達趨勢相似,推測AMH在卵泡發(fā)育中的重要作用是由其受體AMHR2介導(dǎo)的。盡管FSHR基因的表達量在不同等級卵泡間無顯著差異,但是CYP19A1基因的表達量隨著卵泡的發(fā)育逐漸升高,與AMH基因的表達趨勢相反,推測AMH基因具有抑制FSHR信號通路的功能,而且這種作用是通過影響FSHR信號通路的下游因子來調(diào)控類固醇激素的合成實現(xiàn)的。在雞中,Ocón-grove等[11]發(fā)現(xiàn)BMP6和AMH基因在卵泡發(fā)育中具有相似的表達模式,并且BMP6能以劑量依賴關(guān)系促進雞等級前卵泡顆粒細(xì)胞中AMH基因的表達,表明AMH基因的表達受到卵巢局部生長因子的調(diào)控。在本研究中,我們也發(fā)現(xiàn)BMP6和AMH基因在鴨不同等級卵泡中的表達趨勢一致,但是BMP6是否能夠促進AMH基因的表達需要進一步的試驗驗證。

        綜上所述,AMH基因在鴨卵泡發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用,其在等級前卵泡中的高表達量可能有助于維持顆粒細(xì)胞未分化的狀態(tài),且可能是通過抑制FSHR信號通路來實現(xiàn)的。

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