mTORC1信号通路介导精氨酸调控公猪精原干细胞增殖的作用机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    31702128
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1705.动物营养学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Decreasing of semen volume and total sperm count is the universal problem of boar. In the previous study, the project applicant has found that arginine supplementation in the boar diet promoted the generation of sperm, improve semen production. The quantity and quality of boar spermatogonial stem cells is the premise and basis of sperm production. Research about the expression of target of rapamycin (mTOR) in different ages boar, suggested a critical role of mTOR in testicular development. However, whether the proliferation of boar spermatogonial stem cells and increasing sperm production by arginine is mediated by mTORC1 signaling pathway, has not been reported previously. The project will comparatively analyze the different genome expression of germ cell, and screening the candidate target genes of mTORC1 signaling pathway by using the transcriptomics technology and immunohistochemical method after boar fed with dietary arginine. Further, the cell model will be used for exploring the mechanism of mTORC1 signaling pathway in promoting cell proliferation induced by arginine by using flow cytometry, gene and protein expression detection technology. The study will play an important role in elucidating how mTORC1 signaling pathway mediate the effect of spermatogonial stem cells proliferation by arginine, understanding the mechanism of arginine in increasing the sperm count in-depth. This project is of great practical significance to improve boar fertility.
精子数量减少和精液产量下降是当前公猪普遍存在的问题。项目申请人前期研究发现,饲粮中添加精氨酸可促进公猪精子生成,提高精液产量。睾丸中精原干细胞的数量和质量是公猪精子生成的前提和基础,对公猪睾丸雷帕霉素靶蛋白(mTOR)时空表达规律的研究揭示了mTOR在睾丸发育中的关键作用。然而有关mTORC1信号通路如何介导精氨酸调控公猪精原干细胞增殖,进而影响公猪精子生成尚未见报道。本项目通过在后备公猪饲粮中添加精氨酸,利用RNA-seq高通量测序技术分析精原干细胞差异表达基因,筛选mTORC1信号通路的候选靶基因;结合精原干细胞体外培养模型,运用流式细胞仪、基因和蛋白表达检测技术,解析mTORC1信号通路介导精氨酸调控精原干细胞增殖的作用机制。该研究对阐明mTORC1信号通路介导精氨酸调节精原干细胞增殖和精子生成的机制具有重要的理论意义,对提高公猪繁殖力将具有重大的实践意义。

结项摘要

睾丸中精原干细胞的数量和质量公猪精子生成的前提和基础,对不同日龄公猪睾丸雷帕霉素靶蛋白(mTOR)时空表达规律的研究,揭示了mTOR在睾丸生殖细胞中的关键作用。本项目通过在后备公猪饲粮中添加精氨酸,结合蛋白组学、RT-qPCR、Western Blot等技术,发现饲粮添加0.8%精氨酸使后备公猪睾丸精原细胞数量增加16%,睾丸总重显著增加;精氨酸的补充显著提高了血清中FSH、LH和NO水平,增加睾丸中精氨酸和腐胺的浓度;蛋白组学154个差异表达蛋白质,包括76个上调蛋白质,78个下调蛋白质,其中有18个差异蛋白与雄性生殖能力相关,通过差异蛋白分析进一步揭示了精氨酸调控睾丸发育的关键通路是mTOR和WNT信号通路,随后通过WB技术验证了mTOR信号通路关键蛋白在精氨酸调控睾丸发育中的作用。在此基础上,采用精原干细胞体外培养模型,结合流式细胞仪、RT-qPCR以及抑制剂等方式,揭示了0.8 mM精氨酸处理24 h时细胞增殖率最佳,该条件下促进了细胞周期进程,显著提高了增殖相关基因Oct4和Plzf基因的表达量;其促进增殖的主要机理是精氨酸介导mTOR/S6K1信号通路调控Plzf和Nanos2的表达。通过体内与体外相结合的模型,系统的研究了精氨酸对后备公猪睾丸发育的作用机理,解析了mTORC1信号通路介导精氨酸促进细胞精原干细胞增殖的作用机制。该研究对阐明mTORC1信号通路如何介导精氨酸调节精原干细胞增殖的机理,深入认识精氨酸增加精子数量的机制具有重要意义,同时对提高我国优秀后备公猪的培育以及繁殖力将具有重大的实践意义。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Maternal energy insufficiency affects testicular development of the offspring in a swine model
母体能量不足影响猪模型后代睾丸发育
  • DOI:
    10.1038/s41598-019-51041-y
  • 发表时间:
    2019-10-10
  • 期刊:
    SCIENTIFIC REPORTS
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Lin, Yan;Xu, Xue-Yu;Dong, Hong-Jun
  • 通讯作者:
    Dong, Hong-Jun
Proteomic analysis reveals key proteins involved in arginine promotion of testicular development in boars
蛋白质组学分析揭示了精氨酸促进公猪睾丸发育的关键蛋白质
  • DOI:
    10.1016/j.theriogenology.2020.05.027
  • 发表时间:
    2020-09-15
  • 期刊:
    THERIOGENOLOGY
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Lin, Yan;Wei, Dongqin;Wu, Caimei
  • 通讯作者:
    Wu, Caimei
Interpretation of Fiber Supplementation on Offspring Testicular Development in a Pregnant Sow Model from a Proteomics Perspective
从蛋白质组学角度解读纤维补充对怀孕母猪模型后代睾丸发育的影响
  • DOI:
    10.3390/ijms20184549
  • 发表时间:
    2019-09-02
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Lin, Yan;Li, Lujie;Wu, De
  • 通讯作者:
    Wu, De

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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    傅尊伟;林燕
  • 通讯作者:
    林燕

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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