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.2017年8月1日;15(1):59.
doi:10.1186/s12958-017-0274-1。

睾丸特异性组蛋白2B与精子染色质动力学和公牛受精率相关——一项初步研究

附属公司

睾丸特异性组蛋白2B与精子染色质动力学和公牛受精率相关——一项初步研究

纳赛尔·A·库奇等。 生殖生物内分泌. .

摘要

背景:公牛的生育能力是指精子受精、激活卵子并支持胚胎发育的能力,这对牛群的繁殖性能至关重要。我们将公牛作为研究雄性生育能力的独特模式生物,因为牛的遗传和生理学与包括人类在内的其他哺乳动物相似。此外,可靠的生育力数据以及完善的体外系统可用于牛。本原始研究的目的是确定不同生育分数荷斯坦公牛精子中睾丸特异性组蛋白2B(TH2B)的进化多样性和表达动力学。

方法:用流式细胞术测定了13头高繁殖力公牛和13头低繁殖力母牛精子中TH2B的浓度。采用免疫荧光和Western blotting检测了5头高繁殖力公牛和5头低繁殖力母牛精子中TH2B的表达水平。通过dotmatcher、STRING和Cytoscape评估TH2B的序列同源性、进化距离和相互作用组。使用线性混合效应模型对数据进行分析,并绘制回归图。

结果:通过流式细胞仪测量的TH2B强度受生育组和生育评分之间的相互作用的影响显著(P=0.0182)。高生育率组精子中TH2B的浓度随着生育率的增加而降低(P=0.0055)。TH2B在精子中持续检测到,TH2B的表达水平随着高生育率组精子的生育率而降低(P=0.018)。TH2B的生物学功能包括雄配子生成、染色体组织、DNA包装、DNA构象变化、染色质组织、核小体组织、染色质分解、精子细胞核伸长、精子细胞核分化、精子运动、染色质组织、染色质凝聚、染色质沉默、,细胞核组织和染色质重塑(P<0.05)。

结论:我们利用计算和细胞生物学方法阐明了TH2B的细胞定位和分子生理学。除了推进哺乳动物雄配子的基础科学之外,本研究结果还可能用于评估精液质量和预测未来男性生育能力。

试用注册:这项研究没有涉及任何活的动物。我们没有进行任何麻醉、安乐死或任何动物牺牲。冷冻保存的精液样本来自美国威斯康星州沃特敦的Alta Genetics公司。所有样本均保存在液氮中。

关键词:基因本体;组蛋白;男性生育能力;哺乳动物;精子。

PubMed免责声明

利益冲突声明

道德审批

这项研究没有涉及任何活的动物。我们没有进行任何麻醉、安乐死或任何动物牺牲。冷冻保存的精液样本来自美国威斯康星州沃特敦的Alta Genetics公司。所有样本均通过将其储存在液氮中进行保存。

出版同意书

不适用。

竞争性利益

作者声明,他们没有相互竞争的利益。

出版商备注

施普林格自然公司在公布的地图和机构隶属关系中的管辖权主张保持中立。

数字

图1
图1
不同生育分数公牛精子中TH2B的差异表达。阴性对照显示未染色精子中没有TH2B荧光(). 高生育率公牛中表达TH2B和未染色精子的百分比(b条). 表达TH2B阳性和未染色细胞的低生育力公牛精子的百分比(c(c)). FL1-H亚群中精子的百分比表明TH2B的表达
图2
图2
回归模型显示,精子中TH2B的浓度与公牛的生育能力得分相关。使用混合效应模型,利用模型预测的每个生育率得分值的强度值确定回归线。未调整数据点的散点图叠加在回归线图上。显示了高生育率的回归方程( = −12.3828×+56.9464)和低生育率( = 2.0450×+28.0499)公牛
图3
图3
TH2B在公牛精子中的细胞定位。FITC与TH2B蛋白结合的强度(,b条c(c)). TH2B的显性信号来自精子头部,使用共焦显微镜描绘两个精子的合并图像,显示TH2B在牛精子头部的表达动力学和定位()
图4
图4
低生育率和高生育率公牛精子中TH2B的免疫染色。低水平精子中TH2B的浓度()和高产公牛(b条)使用共焦显微镜。DNA DAPI染色(蓝色)在公牛精子中;与FITC-结合二级抗体相连的TH2B组蛋白(绿色)公牛精子;DAPI和FITC的合并图像;亮场图像;和阴性对照
图5
图5
使用蛋白质印迹和回归模型检测TH2B蛋白,显示荷斯坦公牛精子中TH2B强度的变化与生育分数相关。MM代表分子标记;LF1-5和HF1-5分别指低生育率公牛和高生育率公猪的样本。同样数量的核蛋白被装载到每条通道中。由于TH2B是一种核蛋白,而我们的内部对照(Lamin B1)的表达水平不稳定,因此另一条蛋白带(~25KDa)作为内部对照。b条回归线是使用混合效应模型对每个生育分数的模型预测强度值确定的。未调整数据点的散点图叠加在回归线图上。显示了高生育率的回归方程( = −22,315×+89049)和低生育率( = 9603×+50993)多头
图6
图6
牛和人之间TH2B和H2B的阈值点图。预测的公牛TH2B与人类TH2B的浮雕点匹配器是一条完美的对角线,具有两个帧移位突变位点(). 牛的H2B与人的H2B的压花点匹配揭示了牛的H2B和人的H2B之间的低复杂性区域(b条). 公牛TH2B与公牛H2B的点匹配显示了两个不同的氨基酸区域(c(c))
图7
图7
涉及TH2B的蛋白质相互作用。TH2B/H1FNT参与人和小鼠鱼精蛋白替代TNP,如图所示(;b条)以及牛身上可能具有相同作用的缺失环节(c(c))
图8
图8
TH2B蛋白与染色质重塑蛋白的相互作用体。细胞景观与大型蛋白质-蛋白质数据库结合使用,了解蛋白质DNA和遗传相互作用。圆圈代表基因,链接代表相互作用,边缘代表蛋白质相互作用。较大的圆圈表示该基因在所涉及的特定过程中的表达意义。颜色表示参与相同的功能或过程

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引用人

工具书类

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