低温等离子体通过DNA甲基化-miRNAs-mRNAs提高公猪精子质量的效果及机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31902338
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    张姣姣
  • 依托单位：
    西南大学
  • 学科分类：
    C1809.临床兽医学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Semen quality is essential to livestock production, but there is no simple and efficient methods to improve the sperm quality. Our previous studies have found that cold plasma treatment improves the sperm quality of cocks through regulating the expression of adenosine triphosphate synthases. Because of the difference in spermatogenesis between birds and mammals, it is unclear whether optimized cold plasma treatment can effectively improve the sperm quality of boars and the mechanism which regulates this process. In this project, we will study the molecular mechanism of optimized cold plasma treatment for improving the boar sperm quality through the regulation of DNA methylation-miRNAs-mRNAs on sperm energetic metabolism, using biological techniques such as metabonomics, transcriptome sequencing and methylation analysis, miRNA up- and down-regulation, etc. This study is conducive to elucidate the regulatory mechanism of cold plasma treatment on the boar sperm quality from an epigenetics view; this finding will provide a potential strategy for regulating boar sperm quality via the differential expression of miRNAs, as well, it might be beneficial to promote the reproductive capacity of breeding livestock.
精液品质对畜牧生产至关重要，但目前还没有提高精子质量简单有效的方法。申请者前期研究发现低温等离子体可以通过调节三磷酸腺苷合成酶的表达提高公鸡的精子质量，由于禽类和哺乳动物的精子发生有较大的差异，优化低温等离子体处理是否可以有效地提高公猪的精子质量及机制目前尚不清楚。本项目利用代谢组学、转录组测序和基因组甲基化分析、miRNA上下调以及其它分子生物学技术，在优化处理条件的基础上，研究低温等离子体如何通过DNA甲基化-miRNAs-mRNAs调控精子的能量代谢过程进而提高公猪精子质量的分子机制。本研究有利于从表观遗传学的角度阐明低温等离子体对公猪精液品质的调节机制，为利用miRNAs差异表达来调控公猪精子质量提供研究思路，同时也为低温等离子体技术应用于提高种公畜繁殖性能奠定基础。

结项摘要

优良的精液品质对提高公猪的繁殖性能至关重要。本项目构建了介质阻挡放电（DBD）低温等离子体处理公猪精液的系统，主要开展了以下研究工作：（1）优化DBD提高公猪精子质量的处理条件；（2）DBD对精子能量代谢过程的影响及机制；（3）DBD对精子DNA甲基化水平的影响及其对精子质量的调节机制；（4）DBD对精子miRNAs表达的影响及其对精子质量的调节机制。. 我们的结果发现：（1）2.1W-15s是提高公猪精子质量的适宜条件。（2）DBD通过增加葡萄糖摄入和PFK活性提高了精子的糖酵解通量，并通过AMPK/PGC-1α通路增加了精子线粒体功能和ATP水平，进而提高了精子质量。（3）DBD通过差异DNA甲基化和miRNAs调节了精子的能量代谢过程。（4）DBD通过增加AMPK编码区的甲基化水平影响了AMPK/PGC-1α通路，进而通过增强精子线粒体功能和氧化磷酸化通量提高公猪的精子质量。（5）DBD通过下调miR-212靶向增加精子AMPK水平，并通过增加精子葡萄糖摄入和PFK活性以及AMPK/PGC-1α通路促进了精子的糖酵解和氧化磷酸化通量与线粒体功能，进而提高了公猪的精子质量。这些结果表明适宜的低温等离子体可以通过增加AMPK甲基化水平和下调miR-212，促进精子的糖酵解和氧化磷酸化通量与线粒体功能，进而提高公猪的精子质量。本研究为低温等离子体技术在生产实践中应用于提高种公猪繁殖性能提供了支撑数据，研究发现的miR-212可以作为调节精子质量的靶向分子，但如何将这些小分子RNA应用到临床实践还需要进一步研究。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Cold plasma promotes Sertoli cell proliferation via AMPK mTOR signaling pathway
冷血浆通过 AMPK-mTOR 信号通路促进支持细胞增殖
  • DOI：
    10.1016/j.jia.2022.07.010
  • 发表时间：
    2022-08-19
  • 期刊：
    JOURNAL OF INTEGRATIVE AGRICULTURE
  • 影响因子：
    4.8
  • 作者：
    Zhang Jiao-jiao，Jiao Jiao;Wang Xian-zhong，Wang
  • 通讯作者：
    Wang Xian-zhong，Wang
Estradiol ameliorates metformin-inhibited Sertoli cell proliferation via AMPK/TSC2/mTOR signaling pathway
雌二醇通过 AMPK/TSC2/mTOR 信号通路改善二甲双胍抑制的支持细胞增殖
  • DOI：
    10.1016/j.theriogenology.2021.08.030
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Theriogenology
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Jiao Jiao Zhang;Ya Qi Li;Yu Sha Wang;Liang Chen;Xian Zhong Wang
  • 通讯作者：
    Xian Zhong Wang
低温等离子体调控细胞增殖和凋亡的研究进展及其在畜牧业的应用
  • DOI：
    10.11843/j.issn.0366-6964.2022.01.001
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    畜牧兽医学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李雅琦;王鲜忠;张姣姣
  • 通讯作者：
    张姣姣
17β-estradiol rescues the damage of thiazolidinedione on chicken Sertoli cell proliferation via adiponectin
17β-雌二醇通过脂联素拯救噻唑烷二酮对鸡支持细胞增殖的损害
  • DOI：
    10.1016/j.ecoenv.2022.113308
  • 发表时间：
    2022-02-14
  • 期刊：
    ECOTOXICOLOGY AND ENVIRONMENTAL SAFETY
  • 影响因子：
    6.8
  • 作者：
    Zhang，Jiao Jiao;Li，Ya Qi;Wang，Xian Zhong
  • 通讯作者：
    Wang，Xian Zhong
Identification and function prediction of novel microRNAs in adenosine monophosphate activated protein kinase-activated Sertoli cells of immature boar
未成熟公猪磷酸腺苷激活蛋白激酶激活的支持细胞中新型microRNA的鉴定和功能预测
  • DOI：
    10.1111/asj.13622
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Animal Science Journal
  • 影响因子：
    2
  • 作者：
    Jiao Jiao Zhang;Yu Sha Wang;Ya Qi Li;Liang Chen;Xian Zhong Wang
  • 通讯作者：
    Xian Zhong Wang

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其他文献

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    2019
  • 期刊：
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  • 作者：
    邓杰;王方;张姣姣;洪作权;万咪咪;石玉恒;胡文婧
  • 通讯作者：
    胡文婧

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利用低温等离子体研究ROS-ATP调节公猪睾丸支持细胞增殖的分子机制
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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

        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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