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附植失败引起的胚胎丢失是造成动物繁殖率低的重要原因,如何提高附植成功率已成为动物繁殖和辅助繁殖技术应用中的主要问题。反刍动物孕体分泌的特异妊娠识别信号干扰素-τ(Interferon-τ,IFN-τ)通过激活JAK/STAT/ISGs通路,在抑制黄体溶解和促进胚胎附植中发挥关键作用。ISG15作为IFN-τ强烈诱导的类泛素蛋白,主要通过泛素化激活酶E1(UBE1L)、泛素化结合酶E2(UBE2E)和泛素化连接酶E3(HERC5)介导的ISGylation修饰系统发挥功能,但ISGylation在子宫内膜容受性建立和胚胎附植过程中的具体作用与机制还有待进一步研究。近年来,lncRNA在生殖领域中的功能和调控机制引起广泛关注。前期工作中,我们采用Illumina深度测序技术获得了山羊子宫内膜容受状态下腔上皮细胞受IFN-τ调节的差异表达lncRNAs,发现一个位于ISG15反义链的lncRNA(命名为ISG15-AS),推测其在山羊胚胎附植中发挥重要作用。
本研究通过收集山羊早期妊娠子宫,利用IHC和qRT-PCR技术检测ISGylation系统中关键蛋白的定位与表达,并分析IFN-τ对ISGylation系统的调节作用;利用永生化山羊子宫内膜上皮细胞系(gEECs),通过构建ISG15过表达载体研究ISGylation对山羊子宫内膜容受性的调节作用;进一步通过蛋白免疫沉淀(IP)和质谱分析,筛选ISGylation调控子宫内膜容受性的关键靶蛋白;并利用RNAscope、FISH、ASO干扰等技术研究ISG15-AS在山羊子宫内膜容受性建立过程中的功能以及对ISGylation系统的调控作用。得到主要结果如下:
1.ISGylation系统中关键蛋白ISG15、UBE1L、UBE2E2主要表达于山羊早期妊娠子宫内膜的腔上皮和腺上皮细胞中;在早期妊娠5~18d子宫组织中,ISGyaltion系统及其靶蛋白USP18表达水平显著上升;20ng/mLIFN-τ处理gEECs可以显著诱导ISGyaltion系统和USP18mRNA高表达。
2.过表达ISG15可以显著上调gEECs中VEGF和OAS2mRNA表达水平,显著下调OPN、B2M、IGFBP1、GRP以及PTGS2mRNA表达水平,但对E-cadherin、ITGB3和PTGS1mRNA表达无显著影响。
3.IP/质谱和生物信息学分析结果表明,IFN-τ处理gEECs后共筛选获得ISGylation修饰靶蛋白262个,其中差异表达靶蛋白41个,主要与细胞间缝隙连接、凋亡和吞噬体形成相关。
4.ISG15-AS主要表达于山羊早期妊娠5~18d子宫内膜腔上皮、腺上皮以及浅层基质细胞中,且其表达水平随妊娠天数显著增加;IFN-τ可以显著上调gEECs中ISG15-AS表达水平,且与ISG15表达呈正相关;转染ISG15-ASASO显著诱导gEECs中ISG15、UBE1L、HERC5和USP18mRNA水平高表达。
综上所述,本研究发现IFN-τ通过激活ISGylation系统调控山羊早期胚胎附植过程;而ISG15-AS可以通过抑制ISG15表达进而调节ISGylation系统影响子宫内膜容受性的建立。
本研究通过收集山羊早期妊娠子宫,利用IHC和qRT-PCR技术检测ISGylation系统中关键蛋白的定位与表达,并分析IFN-τ对ISGylation系统的调节作用;利用永生化山羊子宫内膜上皮细胞系(gEECs),通过构建ISG15过表达载体研究ISGylation对山羊子宫内膜容受性的调节作用;进一步通过蛋白免疫沉淀(IP)和质谱分析,筛选ISGylation调控子宫内膜容受性的关键靶蛋白;并利用RNAscope、FISH、ASO干扰等技术研究ISG15-AS在山羊子宫内膜容受性建立过程中的功能以及对ISGylation系统的调控作用。得到主要结果如下:
1.ISGylation系统中关键蛋白ISG15、UBE1L、UBE2E2主要表达于山羊早期妊娠子宫内膜的腔上皮和腺上皮细胞中;在早期妊娠5~18d子宫组织中,ISGyaltion系统及其靶蛋白USP18表达水平显著上升;20ng/mLIFN-τ处理gEECs可以显著诱导ISGyaltion系统和USP18mRNA高表达。
2.过表达ISG15可以显著上调gEECs中VEGF和OAS2mRNA表达水平,显著下调OPN、B2M、IGFBP1、GRP以及PTGS2mRNA表达水平,但对E-cadherin、ITGB3和PTGS1mRNA表达无显著影响。
3.IP/质谱和生物信息学分析结果表明,IFN-τ处理gEECs后共筛选获得ISGylation修饰靶蛋白262个,其中差异表达靶蛋白41个,主要与细胞间缝隙连接、凋亡和吞噬体形成相关。
4.ISG15-AS主要表达于山羊早期妊娠5~18d子宫内膜腔上皮、腺上皮以及浅层基质细胞中,且其表达水平随妊娠天数显著增加;IFN-τ可以显著上调gEECs中ISG15-AS表达水平,且与ISG15表达呈正相关;转染ISG15-ASASO显著诱导gEECs中ISG15、UBE1L、HERC5和USP18mRNA水平高表达。
综上所述,本研究发现IFN-τ通过激活ISGylation系统调控山羊早期胚胎附植过程;而ISG15-AS可以通过抑制ISG15表达进而调节ISGylation系统影响子宫内膜容受性的建立。