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【科研新进展】(82)动物科技学院曾文先教授研究团队在猪精子小RNA的功能与机制方面取得新进展

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曾文先团队在猪精子小RNA的研究中取得重要进展,相关成果以“Early cleavage of preimplantation embryos is regulated by tRNAGln-TTG-derived small RNAs present in mature spermatozoa”为题,在“双一流”学科群B类期刊、自然指数期刊《Journal of Biological Chemistry》发表。曾文先教授指导的博士研究生陈晓旭、青年教师郑以博士和动医学院雷安民研究员为本文共同第一作者,曾文先教授、郑以博士和中国农业大学曾申明教授为共同通讯作者。真人网络赌钱平台为论文第一完成单位。

转运RNA(tRNA)可被切割成大小不一的小RNA,即 tRNA来源的小RNA(tRNA derived small RNA, tsRNA)。精子携带的tsRNA可作为表观遗传物质,在小鼠应激表型的代间遗传中具有重要作用。然而,精子中tsRNA的功能及其机制尚不清楚。

本研究通过小RNA测序,系统分析了猪精子发生与成熟过程中tsRNA的动态变化;并建立猪生殖细胞中tsRNA的形成模式;系统分析了猪雄性生殖道不同部位来源外泌体中tsRNA的变化特征,证明精浆外泌体向精子传递tsRNA; 鉴定发现猪精子中特异性富集一类由tRNAGln-TTG来源的小RNA(Gln-TTG);借助胚胎显微操作技术和单细胞转录组测序,发现精子携带的Gln-TTG可调控胚胎的第一次卵裂,并发现Gln-TTG可通过调控细胞周期相关基因以及反转座子元件的表达,从而调控猪胚胎的第一次卵裂。

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该研究阐明了猪精子携带的tsRNA在猪胚胎发育中的重要性;从分子水平提出猪胚胎早期发育调控的新机制。该研究成果可为猪遗传育种与繁殖提供重要理论参考,并为精液品质评定提供潜在的参考指标。研究受到了国家重点研发计划项目(2018YFD0501000)、合法的网络赌钱平台“双一流”建设专项经费及陕西省自然科学基金(2019JQ-430)等项目的资助。

近年来,曾文先教授团队围绕精子发生成熟和精子保存,开展系统深入的研究,取得了一系列研究成果,在动物生殖生物学领域形成了特色研究和优势方向。

筛选确定了3个猪精原干细胞的表面分子标记、首次建立了猪精原干细胞体外长期培养体系、首次建立了永生化猪精原干细胞细胞系。从组蛋白甲基化修饰、RNA甲基化、非编码RNA等方面阐明了精原干细胞增殖分化的表观调控机理;解析猪精子的能量代谢特征,发现线粒体转录与翻译调控猪精子的能量代谢;猪精子的线性运动主要受线粒体氧化磷酸化供能调控;发现猪精子可以合成某些特殊的蛋白,调节精子胞内的氧化还原稳态以维持其能量供应;发现精子代谢中产物中的衣康酸,精子在氧化应激状态下,抑制糖酵解途径,促进磷酸戊糖途径,增加NADPH的合成,从而应对外界应激。

原文链接:https://www.jbc.org/content/early/2020/06/02/jbc.RA120.013003

编辑:张晴

终审:徐海