tsRNAs在猪精子发生成熟过程中动态变化及其在胚胎发育中的功能研究
发布时间：2021-11-10 04:59
转运RNA（t RNA）不仅参与蛋白质翻译过程中氨基酸的转运,也能通过加工生成小RNA（t RNA derived small RNA,tsRNA）。tsRNA在不同类型细胞中具有多样的功能,包括调控RNA的稳定性、翻译、压力应激反应以及细胞增殖。精子中含有高丰度的tsRNA,且精子所携带的tsRNA能够作为表观遗传因子影响后代的表型。尽管睾丸生殖细胞中tsRNA丰度低,但是精子在附睾成熟过程中通过附睾外泌体获得tsRNA。猪不仅是重要的肉用家畜,也是重要的模式动物,其研究成果对于畜牧生产以及医学研究均具有重要的借鉴意义。目前,猪精子发生及精子成熟过程中tsRNAs的动态变化特点还未见报道,且猪精子中所携带的tsRNA在早期胚胎发育中的生物学功能也不清楚。因此,本研究从上述两个问题入手,利用STA-PUT、小RNA测序、胚胎显微操作、单细胞转录组测序等技术探究了猪精子发生及精子成熟过程中tsRNA的动态变化,以及精子所携带tsRNA在早期胚胎发育中的生物学功能。主要结果如下:（1）采用STA-PUT的方法成功分选精原细胞、粗线期精母细胞、圆形精子细胞形,这些细胞在形态、分子标记的表达等...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
精子发生模式图(Griswold2016)
?蟹植嫉?蠖嗍?鱿衷诟截何病？拷?截汗芮灰徊嗟那宄?赴?哂屑??的胞吞能力，同时也具有调控管腔微环境pH的功能。此外，狭细胞（NarrowCell）和顶端细胞（ApicalCell）主要存在于起始部，但是功能尚不清楚。半球状的基细胞（BasalCell）一端与基底膜接触，另一端与主细胞接触，并且能够根据管腔体积和压力改变自身形态以保证管腔的完整结构。由于雄性生殖细胞本身的高抗原特性，血管-附睾屏障为精子提供一个免疫豁免的管腔环境，血管-附睾屏障由相邻上皮细胞的紧密连接构成，因而附睾上皮其余细胞主要与免疫功能有关。图1-2精子成熟模式图(Zhouetal.2018)。Figure1-2Theideographofspermmaturation(Zhouetal.2018).1.2.1.2附睾液成分附睾头和附睾体分泌的蛋白可介导精子中蛋白质的成分、蛋白质的定位以及修饰均发生显著性变化；附睾尾分泌的成分如抗氧化物酶和抑制体液反应有关物质，则有助于精子活力的维持(Skergetetal.2015)。研究表明，附睾不同位置的蛋白表达有着显著差异，相邻两个部位中12.8%的基因表达至少存在4倍以上的差异，35.8%的基因表达差异达到2倍以上；和基因表达数据一致，蛋白的表达在附睾不同位置也存在显著差异(Johnstonetal.2005)。除了多种可溶性蛋白外，电子致密型的蛋白复合物也存在于附睾中。电子致密型蛋白复合物的直径范围从500nm到1.2μm不等，且缺乏明显的细胞结构和脂质双分子层(Asquithetal.2005)。除了这些特征外，电子致密型蛋白复合物的形成和维持是具有选择性的，并非随机生成。其中，CRES家族在电子致密型的
西北农林科技大学博士学位论文14图1-3精子RNA功能(Godiaetal.2018)。Figure1-3ThefunctionsofRNAinsperm(Godiaetal.2018).1.3.1长链非编码RNA长非编码RNA（lncRNAs，＞200nt）通常由RNA聚合酶II转录形成，因而lncRNA加工方式类似于mRNA，但是lncRNA不编码蛋白(Jodaretal.2013)。LncRNAs由基因组基因间区域转录或编码蛋白的基因的另一条链反方向转录形成(Chen2016)。尽管lncRNA序列保守性较低，但是其所形成的二级结构、剪接形式以及定位保守(Luketal.2014)。LncRNAs能在转录及转录后水平调控基因的表达(Jodaretal.2013)。鱼精蛋白和核小体结合的DNA构成了精子基因组致密的染色质结构。由于lncRNAs对于DNA和RNA的亲和性，使其能够直接与染色质结合调控染色质重塑。LncRNAs拥有与染色质上的靶位点长距离互作的能力，且lncRNAs的调控方式通常与其3D结构有关(Engreitzetal.2016)。细胞中接近1/3的精子RNA位于核周，而LncRNAs的自身所拥有的结构能结合一部分RNAs，使这些结合的RNA定位于核基质上的染色体区域。精子中存在一些类型的lncRNAs，RNAU小核RNA就是其中之一(Zhangetal.2017)。RNAU小核RNA作为精子剪接体的成分，其序列完整且丰富(Sendleretal.2013)。此外，Lnc2和Lnc3在小鼠睾丸中高度富集，且在精子中的富集程度更高(Zhangetal.2017)。这些表明精子中的lncRNAs可能在受精后胚胎中具有一定的功能。1.3.2非编码小RNA非编码小RNA包括多种不同类型的小RNA，非编码小RNA在维持生殖细胞基因组稳定和功能中具有重要的功能(Jodaretal.2013)。其中，miRNAs调控基因表达；siRNA或piRNA调控转座子、重复序列或病毒的表达；蛋白翻译和细胞信号调控则受到tRNA及tsRNA的调控(Jodar2019)。
本文编号：3486626
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
精子发生模式图(Griswold2016)
?蟹植嫉?蠖嗍?鱿衷诟截何病？拷?截汗芮灰徊嗟那宄?赴?哂屑??的胞吞能力，同时也具有调控管腔微环境pH的功能。此外，狭细胞（NarrowCell）和顶端细胞（ApicalCell）主要存在于起始部，但是功能尚不清楚。半球状的基细胞（BasalCell）一端与基底膜接触，另一端与主细胞接触，并且能够根据管腔体积和压力改变自身形态以保证管腔的完整结构。由于雄性生殖细胞本身的高抗原特性，血管-附睾屏障为精子提供一个免疫豁免的管腔环境，血管-附睾屏障由相邻上皮细胞的紧密连接构成，因而附睾上皮其余细胞主要与免疫功能有关。图1-2精子成熟模式图(Zhouetal.2018)。Figure1-2Theideographofspermmaturation(Zhouetal.2018).1.2.1.2附睾液成分附睾头和附睾体分泌的蛋白可介导精子中蛋白质的成分、蛋白质的定位以及修饰均发生显著性变化；附睾尾分泌的成分如抗氧化物酶和抑制体液反应有关物质，则有助于精子活力的维持(Skergetetal.2015)。研究表明，附睾不同位置的蛋白表达有着显著差异，相邻两个部位中12.8%的基因表达至少存在4倍以上的差异，35.8%的基因表达差异达到2倍以上；和基因表达数据一致，蛋白的表达在附睾不同位置也存在显著差异(Johnstonetal.2005)。除了多种可溶性蛋白外，电子致密型的蛋白复合物也存在于附睾中。电子致密型蛋白复合物的直径范围从500nm到1.2μm不等，且缺乏明显的细胞结构和脂质双分子层(Asquithetal.2005)。除了这些特征外，电子致密型蛋白复合物的形成和维持是具有选择性的，并非随机生成。其中，CRES家族在电子致密型的
西北农林科技大学博士学位论文14图1-3精子RNA功能(Godiaetal.2018)。Figure1-3ThefunctionsofRNAinsperm(Godiaetal.2018).1.3.1长链非编码RNA长非编码RNA（lncRNAs，＞200nt）通常由RNA聚合酶II转录形成，因而lncRNA加工方式类似于mRNA，但是lncRNA不编码蛋白(Jodaretal.2013)。LncRNAs由基因组基因间区域转录或编码蛋白的基因的另一条链反方向转录形成(Chen2016)。尽管lncRNA序列保守性较低，但是其所形成的二级结构、剪接形式以及定位保守(Luketal.2014)。LncRNAs能在转录及转录后水平调控基因的表达(Jodaretal.2013)。鱼精蛋白和核小体结合的DNA构成了精子基因组致密的染色质结构。由于lncRNAs对于DNA和RNA的亲和性，使其能够直接与染色质结合调控染色质重塑。LncRNAs拥有与染色质上的靶位点长距离互作的能力，且lncRNAs的调控方式通常与其3D结构有关(Engreitzetal.2016)。细胞中接近1/3的精子RNA位于核周，而LncRNAs的自身所拥有的结构能结合一部分RNAs，使这些结合的RNA定位于核基质上的染色体区域。精子中存在一些类型的lncRNAs，RNAU小核RNA就是其中之一(Zhangetal.2017)。RNAU小核RNA作为精子剪接体的成分，其序列完整且丰富(Sendleretal.2013)。此外，Lnc2和Lnc3在小鼠睾丸中高度富集，且在精子中的富集程度更高(Zhangetal.2017)。这些表明精子中的lncRNAs可能在受精后胚胎中具有一定的功能。1.3.2非编码小RNA非编码小RNA包括多种不同类型的小RNA，非编码小RNA在维持生殖细胞基因组稳定和功能中具有重要的功能(Jodaretal.2013)。其中，miRNAs调控基因表达；siRNA或piRNA调控转座子、重复序列或病毒的表达；蛋白翻译和细胞信号调控则受到tRNA及tsRNA的调控(Jodar2019)。
本文编号：3486626
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