牦牛体外成熟卵母细胞差异转录组学研究

卵母细胞体外成熟环节是现代繁殖育种技术的基础环节,体外成熟的MⅡ期卵母细胞的质量直接影响了卵母细胞的后续受精及受精卵卵裂.由于卵母细胞的发育成熟是一个涉及大量基因转录调控的复杂过程.因此,转录组学研究是了解卵母细胞发生发育的关键.本研究以高海拔地区的特有牛属动物牦牛(Bos grunniens)卵母细胞作为研究对象,应用RNA-seq技术对牦牛GV期卵母细胞及体外成熟MⅡ期卵母进行转录组学测序及比对分析.经深度测序后,各获得一个包含51380686条过滤测序序列(cleanreads),4624261740碱基(bp)的GV期牦牛卵母细胞测序文库和一个包含50303412条过滤测序序列(clean reads),4527307080碱基(bp)的MⅡ期牦牛卵母细胞测序文库.基因覆盖率统计表明,GV期和MⅡ期文库中分别有16719条和16339条牦牛基因得到转录.通过比较分析MⅡ和GV期转录组数据,共筛选出4767个差异表达基因,其中1418个基因表达量上调和3349个基因表达量下调.GO功能分类注释显示,差异基因与"代谢过程"等生物学过程存在密切关联,同时结合分子功能相关类别等分子事件表现活跃.按表达量上调和下调分别对差异基因进行KEGG通路互作分析,结果表明,凋亡通路、内吞通路及代谢通路是上调的关键调控通路,而代谢通路、丙酮酸代谢、黏着斑及氧化磷酸化是下调的关键调控通路,其中代谢通路在上调及下调通路互作中均起关键调控作用.进一步对代谢通路进行分析,结果表明,组氨酸代谢、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢及谷胱甘肽代谢是整个代谢通路的关键调控节点。此外,本研究发现,在牦牛卵母细胞体外成熟过程中,与免疫相关的白细胞介素家族及干扰素家族基因发生了显著差异表达.该研究结果为进一步解析牦牛卵母细胞发育的分子机制及全面了解牦牛繁殖的特异性提供了基础.     

哺乳动物卵母细胞及早期胚胎蛋白质组学研究进展

雌性生殖细胞发育是动物繁殖的基石,哺乳动物卵母细胞和早期胚胎在其生长发育过程中有许多独特的现象和规律,涉及一系列蛋白质合成/降解和磷酸化等状态的动态改变。对卵母细胞分裂、成熟调控机理以及植入前胚胎发育规律的研究是发育生物学领域的一项重要课题。蛋白质组学是以细胞或组织内全部的蛋白质为研究对象,系统鉴定、定量蛋白质并研究这些蛋白质功能的科学。随着蛋白质分离、鉴定技术的快速发展,蛋白质组学为卵母细胞发生、分化、成熟以及质量控制等相关研究提供了新的方法和内容,如在蛋白质定量、修饰、定位和相互作用等方面提供其他组学技术不可获得的重要信息。这些信息将有助于揭示哺乳动物卵母细胞成熟和早期胚胎发育的分子机制,对于进一步完善卵母细胞的体外成熟培养体系,提高胚胎体外生产、体细胞克隆和转基因动物生产效率具有重要意义。     

脂质在卵母细胞发育过程中的双重作用

卵母细胞是雌性动物的生殖细胞,其质量决定雌性动物的繁殖能力。卵母细胞含有丰富的脂质,大部分以甘油三酯的形式储存在脂滴中。脂滴的大小、颜色以及分布模式与卵母细胞的发育能力相关。卵母细胞中甘油三酯可以脂解为脂肪酸,脂肪酸的β-氧化是卵母细胞和早期胚胎发育的重要能量来源。卵母细胞中脂质沉积过多会增加活性氧的含量(reactive oxygen species,ROS),并且破坏线粒体和内质网的功能,最终使卵母细胞的发育受阻。本文通过总结卵母细胞中脂质对卵母细胞发育的积极与消极两个方面的作用,为读者展示脂质在卵母细胞发育过程中的双重作用,让读者辩证地了解脂质对卵母细胞发育的影响。     

SIRT1功能及其对卵泡发育和卵母细胞成熟的调控作用 *

沉默信息调节因子1(silent information regulator1, SIRT1)是NAD⁺ 依赖的去乙酰化酶,通过使底物发生去乙酰化而参与细胞众多生理功能的调节,在糖脂代谢、衰老、细胞凋亡、氧化应激等过程中发挥了重要作用。另外,众多研究表明,SIRT1是调控动物卵巢老化、卵泡发育和卵母细胞成熟的重要因子,SIRT1 表达下降或活性改变将导致卵母细胞老化,降低动物的繁殖力。为了充分理解SIRT1功能,并通过调控SIRT1活性而延缓卵巢和卵母细胞老化,从而提高动物繁殖力,简述了SIRT1的激活及其参与细胞内调控的生物过程,并从能量代谢、抗氧化胁迫、染色质重塑的角度讨论了SIRT1的主要功能,重点阐述了SIRT1对动物卵泡发育和卵母细胞成熟的调控作用。     

卵母细胞成熟调控的分子机制及进展

卵母细胞的成熟是人类配子发育成熟,进而形成胚胎的必然阶段。目前已知有多种因素调控卵母细胞的成熟。成熟促进因子(MPF)是卵母细胞成熟调控的最重要分子,它通过CDK1亚基的磷酸化及cyclin B累积合成调节卵母细胞的成熟。MAPK/Mos及cAMP均可通过影响MPF的活性从而间接调控卵母细胞成熟。这三者之间又存在相互影响相互作用,形成一个复杂的调控网络。阐明卵母细胞成熟的分子机制有利于为治疗女性不孕症及卵母细胞体外培养成熟提供可靠的理论依据。     

成熟促进因子及其对卵母细胞成熟调控机制研究的新进展

卵母细胞成熟调控机制一直是发育生物学和生殖生物学领域的热点问题。以现代分子生物学理论为基础,科学家们对卵母细胞成熟分裂的分子生物学调控机理进行了大量研究。发现了细胞周期中许多关键的调控因子：cdc基因、周期蛋白依赖性激酶(CDKs)及细胞周期蛋白(cyclin)。本文对卵母细胞成熟调控的核心调控物质——成熟促进因子(maturation—promoting factor,MPF)的分子结构、周期变化及其在卵母细胞成熟过程中与丝裂原激活蛋白激酶(mitogen—activated protein kinase,MAPK)相互作用关系的最新进展进行了综述。     

猪卵母细胞c-mos基因表达以及RNA干扰

c-mos基因在动物卵母细胞减数分裂调控中起作用,但其作用机制目前仍不清楚。本实验通过RT-PCR、免疫荧光激光共聚焦检测方法检测了猪卵母细胞在体外成熟培养过程中c-mos基因在转录水平、翻译水平上的表达以及蛋白的分布,并应用注射小干扰RNA(siRNA)方法对其进行了RNA干扰(RNAi)研究。结果显示,猪卵母细胞在体外成熟培养过程中c-mos基因mRNA量逐渐增高,电激活后6h接近完全降解;MOS(c-mos基因蛋白产物)在GV卵母细胞生发泡中有一定量的表达,生发泡破裂(GVBD)前表达量增加且开始向卵母细胞胞质弥散,成熟培养44h未成熟卵母细胞中的MOS表达量要高于成熟卵母细胞,激活后6h核区MOS明显减少,但仍然有少量MOS分布于胞质中;成熟培养前干扰c-mos基因,所用三个siRNA都能成功敲低mRNA量,分别是同时期对照组mRNA量的0.08±0.03,0.11±0.06和0.20±0.06倍,干扰后虽然没有完全剔除MOS,但MOS量比同期卵母细胞有明显下降,仍可以引发成熟卵母细胞染色体解凝集。研究结果揭示了猪卵母细胞体外成熟及发育进程中c-mos基因在转录和翻译水平上的动态表达规律,建立了猪卵母细胞c-mos基因RNAi体系,为MOS在猪卵母细胞发育过程中的功能研究建立了重要的基础。     

卵母细胞成熟过程中信号转导及调控研究进展

哺服动物卵母细胞成熟机制一直是生殖生物学研究的热点,目前仍有许多环节尚不十分清楚。本文对卵母细胞成熟过程中复杂的信号转导通路及蛋白质合成过程中的最新进展进行了综述。     

灵长类卵母细胞体外发育潜能的调控

灵长类卵母细胞细胞质成熟调控研究较为滞后,使得体外成熟的灵长类卵母细胞的胚胎发育潜能十发低下。提高其潜能对治疗人类不育症有重要的应用价值,并可推动灵长类胚胎发育的研究。基于猕猴卵母细胞质成熟调控研究,讨论了无血清成熟培养基中雌激素和孕激素、能量物质、氨基酸对卵母细胞质成熟的影响,以及动物年龄和生殖周期与发育潜能的关系。从分子水平进一步解释这些因素的作用,阐明卵母细胞质成熟的机理将是今后工作的方向。     

颗粒细胞EGF类因子信号通路在调控卵母细胞成熟和发育中的作用

动物体内卵泡排卵前促黄体素(luteinizing hormone, LH)诱导了卵丘颗粒细胞扩散,并启动卵母细胞恢复减数分裂。普遍认为,卵泡壁层颗粒细胞表达LH受体,卵母细胞及其周围卵丘细胞不表达LH受体,LH通过作用于卵泡壁层颗粒细胞产生信号分子,这些信号分子作用于卵丘颗粒细胞介导了LH生物作用。然而,一直以来,关于排卵前介导LH作用而诱导卵母细胞成熟的机制一直存在争议。目前研究认为,LH作用于卵泡壁层颗粒细胞后产生了EGF类因子,并与颗粒细胞的受体结合,促进了卵母细胞的成熟和发育。由于体外成熟的卵丘卵母细胞复合体来源于生长卵泡,其卵丘颗粒细胞EGF类因子信号系统不完善,目前的体外成熟培养体系难以模拟卵泡内的生理环境,导致卵母细胞体外发育能力较差,限制了这些卵母细胞的利用效率。本文综述了颗粒细胞EGF类因子信号系统、EGF类因子在调控卵母细胞成熟中的作用及对卵母细胞发育能力的影响,为优化卵母细胞体外成熟培养体系,完善卵丘颗粒细胞的EGF类因子的信号系统,进而提高卵母细胞体外成熟效率提供理论依据。     

Gas6在猪卵母细胞及早期胚胎中表达模式与功能的初步研究

该研究通过免疫组化和QRT-PCR等方法系统分析了Gas6（growth arrest-special gene 6）基因在猪卵泡发生及早期胚胎发育过程中的表达规律,并提出了一种改良猪卵母细胞体外成熟系统的方法。研究结果显示,Gas6基因表达于猪卵巢中的卵母细胞细胞核及其周围的卵丘细胞,在卵母细胞体外成熟及早期胚胎发育过程中始终有表达,且在囊胚中表达最高。Gas6 mRNA在卵母细胞成熟过程中始终存在,但在孤雌激活后迅速消失,直到发育到囊胚时再次出现。在猪卵母细胞体外培养系统中添加不同浓度的Gas6重组蛋白培养卵母细胞,发现添加Gas6重组蛋白对卵母细胞的极体率无显著影响;但是当添加浓度为100 ng/mL时,培养的卵母细胞孤雌激活后分裂率、囊胚率及囊胚细胞数都显著增高。Gas6可能是通过改善卵母细胞细胞质的成熟质量提高卵母细胞的发育潜能,从而获得了更多、更好的胚胎。     

不同直径山羊卵泡卵母细胞的发育特征及体外发育能力

目的研究山羊卵巢表面不同直径卵泡卵母细胞的发育特征及体外发育能力,优化山羊早期胚胎体外生产系统。方法收集繁殖期和非繁殖期山羊卵巢,采集表面直径小于1.5 mm、1.5-2.5 mm、2.5-3.5 mm和大于3.5 mm4种卵泡卵母细胞,以Hoechst33342染色检查核发育阶段;同时,利用体外培养方法观察不同直径卵泡卵母细胞的成熟、受精和早期胚胎发育能力。结果直径小于1.5 mm卵泡卵母细胞主要处于GVI期;1.5-2.5 mm卵泡卵母细胞以GVⅠ、GVⅡ和GVⅢ期为主;2.5-3.5 mm卵泡卵母细胞在GVⅡ到GVⅣ期间平均分布;大于3.5mm卵泡卵母细胞主要为GVⅢ到GVBD期。体外培养实验发现,直径小于1.5 mm卵泡卵母细胞仅有个别能完成成熟和卵裂;大于1.5 mm卵泡卵母细胞具有核成熟能力,能完成成熟和受精,但1.5-2.5 mm卵泡卵母细胞的受精卵通常阻滞于4-8细胞期;当卵泡直径大于2.5 mm时,卵母细胞才能较好地支持胚胎继续发育,其桑/囊胚的比例达到30%以上。卵泡卵母细胞的发育特征和体外发育能力与动物所处的繁殖季节无关。结论山羊卵巢上直径大于1.5 mm卵泡卵母细胞具有核成熟能力,大于2.5 mm卵泡卵母细胞能支持早期胚胎继续发育。     

猪卵母细胞玻璃化冷冻的研究进展

配子冷冻保存技术在动物繁殖育种中具有重要的意义,但猪卵母细胞的冷冻保存目前还很困难,主要表现为冻后继续发育能力低。这与影响卵母细胞玻璃化冷冻效果因素众多有关,如脂滴的存在使猪卵母细胞对冷冻非常敏感。冷冻保护剂的使用同时也产生了毒性作用。针对猪卵母细胞冷冻保存的特点,研究人员已研究出了一些新的方法来提高冷冻效果,如细胞骨架稳定剂的使用减少了冷冻对猪卵母细胞造成的损伤,通过改进冷冻载体提高了冷冻速率,从而提高了冷冻效果。     

犬卵母细胞的体内成熟环境与体外成熟培养

犬(Canis familiaris)是生物医学研究的最重要模型动物之一.但由于生殖生理的特殊性,其卵母细胞的体外培养成熟率低,辅助生殖研究进展缓慢,严重制约了该动物在生物科学研究中的运用.在犬科动物体内,排卵前卵母细胞处于高浓度孕酮的卵泡环境中,在生发泡期排到输卵管内,并在此恢复和完成减数分裂.因此,犬卵母细胞体外成熟所需的条件不同于其他哺乳动物,目前主要采用以添加相关因子的M199作为培养液,但体外培养发育至MⅡ期的比率仅为15%～20%.所以,必须在了解犬卵母细胞体内成熟机制的基础上,建立一套类似于体内生理环境的体外成熟培养体系.本文在阐述犬卵母细胞体内成熟生理过程的基础上,对其体外成熟培养方法和影响因素的研究现状进行分析,为相关研究提供参考.     

基于全场光学相干层析技术评估卵母细胞质量

卵胞质质量是影响卵母细胞发育能力的重要因素，然而目前仍缺少无损且客观高效地评估卵胞质成熟度的方法.已知胞质成熟度低是导致体外成熟卵母细胞发育能力远低于体内成熟卵母细胞的主要原因.全场光学相干层析技术(FF-OCT)具有无损非标记且三维高分辨的特点.FF-OCT采集的体内成熟与体外成熟小鼠卵胞质图像，经对比发现，具有大面积高亮皮质区及胞质均匀分布的卵母细胞，其胞质成熟度更高.为验证这一点，对比了显微镜下筛选和FF-OCT筛选的体外成熟卵母细胞的体外受精率，发现显微镜筛选组的体外受精率远低于体内成熟的情况，FF-OCT筛选组的体外受精率与体内成熟组之间无显著差异.这说明FF-OCT筛选的体外成熟卵母细胞发育能力接近于体内成熟的卵母细胞.此外还利用FF-OCT成功观测到新鲜及老化卵母细胞之间的形态差别，即老化卵母细胞胞质均匀性更差及高亮皮质区更小.因此，FF-OCT可用于无损评估卵胞质质量，且大面积高亮皮质区的存在性及胞质分布的均匀性是评估卵胞质质量的有效指标.     

哺乳动物卵泡卵母细胞发生的分子调控

哺乳动物卵泡卵母细胞发生的研究一直是发育生物学研究的重点之一。简要叙述了哺乳动物卵泡卵母细胞发生的一般过程,重点分析了原始生殖细胞向卵母细胞分化过程中gdf9、c-kti、BMP4及TGF家族关键基因的表达调控对卵母细胞发生的影响,以及卵母细胞与颗粒细胞间的相互调节作用,介绍了卵母细胞体外发生的最新研究进展及面临的难题等,为进一步研究原始生殖细胞向卵母细胞分化以及卵泡生长发育的机制提供了理论基础。     

硬骨鱼类卵母细胞最终成熟机制的研究进展

在硬骨鱼类中,发育完全的未成熟的卵母细胞被阻滞在第一次减数分裂前期,这一时期也称为生发泡期。性成熟后,当卵母细胞受到促黄体生成素及其他内分泌、自分泌/旁分泌因子的调节,可突破第一次减数分裂阻滞,发生生发泡破裂,这标志着卵母细胞恢复了第一次减数分裂。这一过程被既复杂又严格精密的机制所调控,对产生可受精的雌配子尤为关键。明确卵母细胞成熟分裂进程中的调控因子及各因子之间直接或间接地相互作用是目前研究的热门领域,但是关于这些机制的研究主要集中于哺乳动物,在硬骨鱼类中的研究相对较少且分散。因此,本研究综述了近年来国内外硬骨鱼类卵母细胞最终成熟过程调控机制及研究进展;以第一次减数分裂的阻滞和第一次减数分裂的恢复两条主线,重点分析总结了17β-雌二醇、环磷酸腺苷、胰岛素样生长因子、丝裂原活化蛋白激酶等调控因子及它们与上游调节因子和下游作用底物构成的信号网络对此过程的调控。本综述为研究硬骨鱼类卵母细胞的最终成熟机制提供理论支持与参考。     

Ghrelin在绵羊体内卵母细胞和早期胚胎的表达

为了明确ghrelin是否参与了卵母细胞成熟及胚胎早期发育进程,本研究利用免疫荧光技术和实时定量RT-PCR技术检测了绵羊卵母细胞和体内早期胚胎中ghrelin蛋白的表达定位和ghrelin mRNA水平相对表达变化规律。免疫荧光染色结果表明,ghrelin蛋白主要分布于卵母细胞胞质内;实时定量RT-PCR结果揭示绵羊卵母细胞和早期胚胎ghrelin mRNA的相对表达量依据发育阶段的不同而呈现一定变化规律,即在成熟卵母细胞,2细胞胚胎期和8细胞胚胎期显著高于未成熟卵母细胞和4细胞胚胎期(P<0.05),囊胚期表达量最高。卵母细胞和早期胚胎中ghrelin蛋白的表达及ghrelin mRNA特定的表达模式,揭示这一新型分子在绵羊卵母细胞成熟以及胚胎早期发育过程中具有潜在的调控作用。     

Beagle犬卵母细胞体外成熟研究进展

国内实验Beagle犬种质资源保存利用及制备基因修饰人类疾病动物模型,要求有充足的Beagle犬胚胎。目前诱导排卵技术在犬上效果不明显,体内获取犬成熟卵母细胞有困难。同时,尽管科研人员对犬卵母细胞体外成熟培养进行了多方面的尝试,但尚未获得突破,成熟率低,严重制约了其在种质资源保存、基因修饰模型制备及生物医学研究中的应用。本文梳理了不同犬龄及生殖周期、卵母细胞形态与体积及脂滴在Beagle犬卵母细胞体外成熟中的影响,以为其体外成熟寻找新的突破口。     

Leptin对陕北白绒山羊体细胞核移植的影响

Leptin的功能较为复杂,主要调控机体能量代谢。有研究表明Leptin在卵母细胞成熟及胚胎发育过程中也具有重要作用。本研究在卵母细胞体外成熟基础培养液中添加了不同浓度的Leptin,其中未添加Leptin的设为Ⅰ组,添加10ng/mL和50ng/mL Leptin的分别设为Ⅱ组和Ⅲ组。以陕北白绒山羊皮肤成纤维细胞为供体细胞,三组体外培养成熟的卵母细胞作为受体,利用显微操作方法对成熟卵母细胞进行去核操作,然后将供体细胞注射到卵周隙内,经电融合后形成体细胞克隆胚。根据卵母细胞体外成熟率、核移植效率以及克隆胚囊胚发育率分析Leptin在山羊核移植中的作用。结果表明Ⅰ组山羊卵母细胞体外成熟率和核移植效率显著高于其他两组(P<0.05),三组克隆囊胚发育率无显著差异(P>0.05)。Leptin降低了山羊卵母细胞体外成熟和核移植效率,对克隆胚发育能力无影响。