牛附植前胚胎获得耐热的MAPK信号调控机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31572590
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1809.临床兽医学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Heat stress disrupting animal reproduction which has been becoming more and more prominent is an increasingly hotspot of international research in nowadays. Our previous research confirmed that deleterious effects of heat shock on bovine preimplantation embryos become attenuated as development proceeds. However, neither at which stage and how the embryos gain their resistance to heat stress nor signal transmission mechanism involved in the process is clear. We hypothesize that bovine preimplantation embryos gain thermotolerance as development to advanced stage which varies genetically. In vitro derived embryos from three breeds of cow in their various preimplantation development stages (zygote to blastocyst) will be used to study the embryonic response (antioxidation, apoptosis and production of cytoprotective molecules) to heat stress and the regulating mechanism of MAPK signal transmission as well as genetic variation in acquired thermotolerance of bovine preimplantation embryos subject to elevating temperature using advanced technologies in modern developmental biology, molecular biology and cytobiology. Dynamic changes in genetic gene differential expression, the key molecules(JNK, p38 and ERK1/2)expression in the MAPK signal pathway, embryonic redox state, apoptosis and antiapoptosis equilibrium, as well as the cytoprotective molecules (HSPs and IGF-1) will be monitored in the study. The correlations between these measured indicators and embryo thermotolerance will be analyzed to reveal the genetic factors, the development stage when MAPK activates and its signal transmission mechanism in embryo developmental gained thermotolerance. The results will provide a theoretic base for revealing the mechanism of heat stress disrupting animal reproduction and preventing summer infertility of dairy cows.
热应激对动物生殖影响日益凸显,成为现今国际研究热点。申请者前期研究表明,牛附植前胚胎耐热力随发育而增加,但在胚胎发育的哪个阶段、如何获得耐热及其细胞信号转导机制尚不清楚。本研究以牛附植前胚胎发育获得耐热并有遗传差异为理论假说,从附植前胚胎不同发育阶段(合子-囊胚)入手,以胚胎热激反应(抗氧化、凋亡和合成调节分子)及MAPK信号调控(信号激活及其调控)为研究切入点,以牛(3个品种)体外受精的胚胎为实验对象,利用发育生物学、分子生物学和细胞生物学等研究手段,观察热应激时胚胎遗传基因差异表达、MAPK信号通路中关键因子(JNK、p38和ERK1/2)表达、氧化还原状态、凋亡与抗凋亡平衡、调节分子(HSPs和IGF-1)的动态变化,分析其与胚胎发育获得耐热的相关性,找出胚胎发育获得耐热的遗传因素,揭示MAPK信号激活时期及其转导机制,为阐明热应激影响动物生殖机理和预防夏季奶牛不孕提供理论依据。

结项摘要

气温升高严重影响哺乳动物生殖功能,热应激破坏雄性精子发生,影响雌性从卵子质量、胚胎发育到妊娠的各个环节,是夏季家畜妊娠率低的主要原因。减少热应激的影响、寻找应对措施,已成为目前重要的研究热点课题。本项目以体外培养的胚胎为实验对象,利用分子生物学、细胞生物学以及RNA-Seq技术等研究手段,观察热应激时胚胎遗传基因差异表达、MAPK信号通路中关键因子表达、氧化还原状态、凋亡与抗凋亡平衡、调节分子的动态变化。结果获得了正常及热应激囊胚的转录组数据,受热后胚胎有704个显著差异基因,主要参与MAPK信号通路、内质网中蛋白质加工、氧化磷酸化等通路中,功能涉及调控胚胎发育、外源性细胞凋亡信号通路、呼吸链、能量代谢等过程。体外培养胚胎发育率降低,并且GJA1,CDH1和Bcl-2基因表达下调,而HSP70,BAX和DNMT1基因表达上调。热应激能增加胚胎细胞凋亡,使Caspase-3,BAX表达量增高,BCL-2和ERK1/2信号通路中相关因子表达量降低,级联抑制ERKI/2信号通路上(Ras、Raf、MEK1和MEK2)下(c-Fos、AP-1)游因子,抑制ERK1/2信号转导通路,从而介导胚胎细胞凋亡。热应激同时也使囊胚ROS含量增多和线粒体功能损伤,降低囊胚线粒体膜电位稳定并激活细胞和线粒体自噬。黄芩苷能显著上调热应激诱导的GJA1,CDH1,BCL-2和DNMT3a基因表达、下调HSP70,BAX和DNMT1基因表达和ROS含量增多,阻止线粒体膜电位降低和功能损伤,促进ERK1/2信号通路下游c-Fos、AP-1等核转录因子蛋白磷酸化,有助于胚胎耐热。实验结果揭示了附植前胚胎耐热损伤的分子机制及其受热损伤可能的预防方法,为临床实践中避免热应激性不孕提供理论基础。

项目成果

期刊论文数量(29)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
一例大角斑羚结核病诊断,黑龙江畜牧兽医
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    黑龙江畜牧兽医
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丛霞;张东君;曲明媚;李华涛
  • 通讯作者:
    李华涛
犬输血安全及血型检测问题探讨
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国兽医杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    殷珂;姜忠玲;丛霞;曹荣峰;田文儒;李华涛
  • 通讯作者:
    李华涛
Gln减轻LPS诱导奶牛睾丸支持细胞炎症损伤的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    农业生物技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丛霞;曲明媚;王龙光;霍爱华;迟世凯;曹荣峰;田文儒;李华涛
  • 通讯作者:
    李华涛
黄芩苷对热应激小鼠卵巢氧化损伤的保护作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国兽医杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周颖璐;高琛;姜忠玲;王新;丛霞;曹荣峰;李华涛;田文儒
  • 通讯作者:
    田文儒
Ca2+/CaM/CaMK调控热应激诱导小鼠胚胎成纤维细胞HSP72表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    黑龙江大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丛霞;李华涛;张东君;曹荣峰;田文儒
  • 通讯作者:
    田文儒

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其他文献

黄芩苷对热应激犊牛睾丸支持细胞胶质细胞源性神经生长因子(GDNF)和干细胞因子(SCF)表达的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    农业生物技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹荣峰;田中杰;于文慧;田文儒
  • 通讯作者:
    田文儒
热应激诱导猪肾小管上皮(LLC-PK1)细胞线粒体凋亡相关因子的时效表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    华北农学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    霍爱华;孙雪荣;于文慧;李华涛;李乐;李洪才;田文儒
  • 通讯作者:
    田文儒
黄芩苷抗热应激小鼠输卵管氧化损伤的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    华北农学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王雪;姜忠玲;王新;姜爱民;丛霞;曹荣峰;李华涛;田文儒
  • 通讯作者:
    田文儒
索佳佳,张保珍,孙春玲,王占美,张双,曹荣峰,高善颂,田文儒 钙调蛋白(CaM)对附植前小鼠胚胎热休克蛋白(HSP)70表达的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    农业生物技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田文儒
  • 通讯作者:
    田文儒
葛根素对热应激致牛睾丸支持细胞氧化损伤的保护作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国兽医杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丛霞;张东君;任婷婷;张倩;朱丽萍;李琪;曹荣峰;田文儒;李华涛
  • 通讯作者:
    李华涛

其他文献

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田文儒的其他基金

小鼠附植前胚胎耐热应激损伤的ERK1/2信号级联调控机制
  • 批准号:
    31772815
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  • 项目类别:
    面上项目
CaM-CaMKⅡ信号通路调控小鼠附植前期胚胎HSP72表达的研究
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    31372313
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    面上项目
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  • 批准年份:
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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