绵羊FoxO1基因的克隆及其在卵泡颗粒细胞中的功能研究

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengguowei
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FoxO1(Forkhead Box O1)隶属于Fox这个大家族,同时也是FoxO亚家族的一个重要成员,它参与了细胞代谢、细胞周期及凋亡的调节、血管生成以及肿瘤发生发展等生物学过程。FoxO1作为细胞代谢重要的转录因子,对卵泡颗粒细胞增殖等起着重要作用。虽然对FoxO1的研究已经很广泛,但目前关于FoxO1在绵羊卵泡颗粒细胞的功能还未见报道。本研究首先检测了FoxO1在绵羊大、中、小卵泡的表达。屠宰场取卵巢获得卵泡,分为小卵泡(直径≤3 mm)、中卵泡(3 mm<直径<5 mm)、大卵泡(直径≥5 mm)3组,利用免疫组化技术对不同直径卵泡的FoxO1进行定位分析,通过机械分离法分离卵泡颗粒细胞,q RT-PCR和Western blotting技术检测FoxO1在小、中、大卵泡颗粒细胞的表达量;其次克隆绵羊卵巢卵泡颗粒细胞FoxO1基因CDS序列并进行生物信息学分析;最后用RNA干扰和慢病毒介导的过表达技术对绵羊颗粒细胞中FoxO1基因进行功能分析,用CCK-8(Cell Counting kit-8)试验检测沉默FoxO1后颗粒细胞的增殖活性;利用q RT-PCR技术检测沉默和过表达FoxO1后细胞凋亡相关基因、细胞周期相关基因及类固醇相关基因表达水平。本研究主要结果如下:(1)免疫组化分析表明,FoxO1表达于绵羊卵泡颗粒细胞层;荧光定量PCR结果显示中卵泡的FoxO1 m RNA表达量高于小卵泡和大卵泡(P<0.01),小卵泡FoxO1m RNA表达量高于大卵泡(P<0.01);Western blotting结果表明FoxO1蛋白在大卵泡的表达量低于小卵泡和中卵泡(P<0.01),但小卵泡和中卵泡表达量差异不显著(P>0.05)。(2)绵羊FoxO1基因CDS区序列全长1827 bp,编码608个氨基酸。其蛋白FoxO1等电点6.57,分子量64.60 KDa,是一种不稳定亲水性蛋白,无信号肽和跨膜区。它还有3个潜在的N-糖基化位点和90个潜在的磷酸化位点,有一个典型的FH超家族结构域。利用DNAMAN软件对比发现其与山羊,牛,马,猪,人,黑猩猩,小鼠和大鼠的FoxO1基因均有很高的同源相似性;进化分析表明,绵羊与山羊亲缘关系最近,与啮齿目大鼠和小鼠亲缘关系最远。此外,运用STRING软件对绵羊FoxO1互作蛋白的预测分析发现,绵羊FoxO1蛋白可能与SIRT1、SMAD2、SMAD3、AKT2及AKT3等10种蛋白存在相互作用的关系。(3)在绵羊卵泡颗粒细胞过表达FoxO1后,发现细胞周期相关基因p21和p27m RNA表达水平显著高于对照组(P<0.01),但未观察到对CCND1和CCND2 m RNA表达的影响(P>0.05)。另外,细胞凋亡相关基因caspase3,caspase8和caspase9 m RNA的表达也显著增加,但降低了Bcl-2/Bax的比例。而Bim m RNA表达没有显著差异(P>0.05)。除此之外,CYP11A1和3β-HSD m RNA的表达也显著高于对照组(P<0.01),但NR5A1和STAR m RNA表达水平没有变化(P>0.05)。用si RNA将绵羊卵泡颗粒细胞FoxO1成功沉默后,CCK-8试验结果显示FoxO1沉默后可显著提高绵羊颗粒细胞的增殖能力;q RT-PCR显示,沉默FoxO1后p21、p27、caspase3、caspase8、caspase9、NR5A1、CYP11A1、STAR m RNA表达量显著低于对照组,Bcl-2/Bax的比例增加(P<0.01),但Bim和3β-HSD m RNA表达量与对照组差异不显著(P>0.05)。本研究表明FoxO1在绵羊卵泡颗粒细胞层表达,并且与颗粒细胞的增殖密切相关。另外,FoxO1可以调节与细胞周期、细胞凋亡和类固醇生成相关基因的转录。这表明FoxO1在绵羊卵泡的生长和发育中起重要作用,为进一步研究确定FoxO1在绵羊颗粒细胞中的作用奠定了基础。
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