miR-1307/BRCA1轴在猪卵巢颗粒细胞凋亡中的作用

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乳腺癌易感基因1(breast cancer associated gene 1,BRCA1)是一种重要的肿瘤抑制基因,广泛参与同源重组修复、检查点激活、DNA损伤修复、蛋白质泛素化、转录调控和染色质重塑、细胞凋亡和细胞周期阻滞等生物学过程。实验室前期利用简化基因组测序发现BRCA1基因是高、低繁殖力猪种基因组差异选择区域的候选基因,推测BRCA1基因与母猪繁殖力有一定的关系。但BRCA1基因在母猪繁殖中的作用还不清楚。本文拟以BRCA1基因研究对象,利用Real-time PCR和免疫组化技术分析猪BRCA1基因的组织表达特征和在卵巢中的细胞表达特征;通过RNA干扰技术验证BRCA1在猪卵巢颗粒细胞凋亡中的作用;通过PCR技术克隆猪BRCA1基因3’-UTR序列,生物信息学方法鉴定3’-UTR上的RNA调节元件如miRNA反应元件(MREs)等;验证miR-1307对猪卵巢颗粒细胞中BRCA1基因及其功能的靶向调控作用。研究结果为了解BRCA1在母猪繁殖中的作用提供依据。本文研究结果如下:(1)猪BRCA1基因的组织和细胞表达特征采用RT-PCR技术检测了 BRCA1基因在猪心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、十二指肠和卵巢组织中的表达情况,结果发现BRCA1基因mRNA在7种组织中均有表达,且在肺脏和卵巢组织中表达较高,说明猪BRCA1基因是一个广泛表达和卵巢组织高表达基因。免疫组化析发现,在猪卵泡发育各个阶段的颗粒细胞中均检测到BRCA1蛋白的表达。Real-time PCR和western blot证实猪健康卵泡中BRCA1基因mRNA和蛋白表达水平均显著高于闭锁卵泡,推测BRCA1基因可能与猪卵泡闭锁有关。(2)BRCA1基因在猪卵巢颗粒细胞凋亡中的作用卵巢颗粒细胞凋亡是卵泡闭锁的主要诱因。在体外培养的猪卵巢颗粒细胞中转染猪 BRCA1 基因的小干扰 RNA(BRCA1-siRNA),Real-time PCR 和 western blot 检测发现BRCA1基因mRNA和蛋白水平均显著下降。利用流式细胞仪检测发现敲减BRCA1后,猪卵巢颗粒细胞凋亡率显著升高,促凋亡基因BAX mRNA水平极显著升高,抗凋亡基因BCL-2mRNA水平和BCL-2/BAX 比值显著下降(P<0.05),说明敲减BRCA1可促进猪卵巢颗粒细胞凋亡。细胞周期分析发现,S期细胞比率显著下降,而G2期细胞比率显著上升,说明抑制BRCA1导致猪卵巢颗粒细胞G2/M期阻滞。这些结果表明BRCA1可通过影响细胞周期进程,调节猪卵巢颗粒细胞凋亡和卵泡闭锁。(3)miR-1307是猪卵巢颗粒细胞中BRCA1基因的靶向调节因子为了了解BRCA1在闭锁卵泡中低表达的调控机制,本文通过PCR扩增和克隆测序获得了猪BRCA1基因3’-UTR部分序列,序列长度为1099 bp。序列分析发现在BRCA1基因猪3’-UTR序列中含有多个AU富含元件(AREs)和潜在的miRNA反应元件(MREs)。在这些潜在的调控miRNAs中,miR-1307是唯一一个种子序列可与BRCA1基因3’-UTR完全结合的。荧光素酶活性分析发现,过表达miR-1307可显著抑制猪BRCA1基因3’-UTR报告载体的荧光素酶活性,但对MRE突变的报告载体的荧光素酶活性无显著影响,说明miR-1307可与猪BRCA1基因3’-UTR直接结合。Real-time RT-PCR和western blot显示miR-1307可显著抑制猪卵巢颗粒细胞中BRCA1 mRNA和蛋白水平。这些结果说明BRCA1是猪卵颗粒细胞中miR-1307的直接靶基因。(4)miR-1307通过靶向BRCA1调节猪卵巢颗粒细胞凋亡在体外培养猪卵巢颗粒细胞,转染miR-1307 mimics过表达miR-1307,流式细胞仪检测结果显示细胞凋亡率显著上调,Real-time PCR显示促凋亡基因BAX mRNA水平上调,BCL-2mRNA水平及BCL-2/BAX比值下调;相反,转染miR-1307 inhibitor敲减miR-1307后,细胞凋亡率显著降低,BAX mRNA水平显著降低,BCL-2 mRNA水平及BCL-2/BAX比值显著增加,说明miR-1307可促进猪卵巢颗粒细胞凋亡。另外,将BRCA1-siRNA与miR-1307inhibitor共转猪卵巢颗粒细胞,发现敲减BRCA1可降低miR-1307抑制剂对细胞凋亡的抑制作用,表明miR-1307可以通过靶向抑制BRCA1基因促进猪卵巢颗粒细胞凋亡。综上所述,本文发现猪BRCA1是一个卵巢组织高表达基因,且与卵泡闭锁有关;证实BRCA1通过影响细胞周期进程抑制猪卵巢颗粒细胞凋亡和卵泡闭锁;鉴定了一个猪卵巢颗粒细胞中BRCA1基因的功能性调节miRNA,即miR-1307。
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