miRNA调控哺乳动物卵泡发育和卵母细胞成熟的研究进展

雌性哺乳动物的卵泡发育和卵母细胞成熟受繁殖关键基因的时空调控,miRNA作为一类小的非编码RNA,调节大部分此类基因的表达。近十几年来,研究者通过高通量测序、敲除miRNA生成过程中的关键基因以及过表达或抑制miRNA表达等方法找到了大量与哺乳动物卵泡发育和卵母细胞生长相关的miRNAs。通过研究这些miRNAs及其靶基因的互作关系,最终确定其在哺乳动物卵泡发育和卵母细胞成熟中的作用。本文综述了雌性哺乳动物主要生殖细胞及细胞外miRNAs在卵泡发育和卵母细胞成熟过程中的表达及潜在作用,以期为深入探究雌性哺乳动物繁殖调控机制提供参考。     

miRNA调节卵泡颗粒细胞凋亡及其机制的研究进展

微小核糖核酸(microRNA,miRNA)是一类内源性非编码RNA,具有广泛的基因表达调控作用,可以在转录后水平通过影响靶基因来调控相应蛋白质的表达,进而调节细胞的生命活动。miRNA在哺乳动物卵泡颗粒细胞中表达,并调控颗粒细胞的凋亡。颗粒细胞作为卵巢卵泡中数量最多的细胞群,在卵泡发育过程中起着至关重要的作用,不仅为卵母细胞提供营养物质,还调控其发育和成熟。颗粒细胞凋亡是导致卵泡闭锁的重要原因,影响卵泡的数量和质量从而影响雌性动物的繁殖性能。颗粒细胞凋亡过程受多种因素的调控。文章简述了miRNA对卵巢颗粒细胞凋亡的调控作用及其机制,其中包括miRNA通过调控激素分泌和细胞凋亡相关因子的表达进而调节颗粒细胞的凋亡,miRNA对颗粒细胞凋亡相关信号通路的影响,miRNA调控颗粒细胞凋亡导致的卵巢相关疾病,并总结了对颗粒细胞凋亡有调控作用的miRNA,以及miRNA在疾病诊断和治疗中的潜在作用,以期为后续相关卵巢疾病的发病机制和治疗方案研究,以及提高雌性哺乳动物生殖性能提供指导和参考。     

卵巢miRNA研究进展

卵巢是雌性动物最重要的生殖器官,了解卵巢卵泡发育、激素分泌的分子调控机制,对于畜牧生产以及人类卵巢疾病的诊断和治疗具有重大意义。miRNA是一类长度约22nt、在物种间广泛分布并高度保守的非编码小分子RNA,其作用形式包括介导靶mRNA降解或翻译抑制。众多研究表明,miRNA参与了卵子发生,卵泡发育、闭锁和黄体形成、退化等多个生物学过程,对卵巢miRNA的研究有助于从转录后水平揭示调控卵巢功能的分子机制。本文综述了近年来卵巢miRNA的研究进展,特别关注了卵泡发育和卵巢疾病相关miRNA的研究。     

miRNA调控家禽卵泡发育的研究进展

microRNA(miRNA)是一类非编码的、长度约为19~25 nt的单链小分子RNA,广泛存在于真核生物中,对细胞凋亡、增殖与分化、神经系统发育、免疫调节等众多生命过程具有重要的调控作用。文章综述了家禽卵泡发育的特点、调控因素、miRNA与卵泡颗粒细胞及miRNA在家禽卵泡发育中的调控作用等方面的研究进展,为进一步开展miRNA在家禽卵泡发育中的功能提供理论依据和参考。     

miRNA调控垂体激素基因表达及合成分泌的研究进展

垂体是动物体内重要的内分泌器官，其分泌的各类激素在动物生命过程中发挥关键作用。miRNA是一类广泛存在的非编码小分子RNA，可通过作用于靶基因进而调控机体功能，几乎参与动物体内所有的生物学过程。如今越来越多的研究表明miRNA参与调控垂体发育及垂体激素的合成和分泌。本文主要就miRNA在垂体激素合成和分泌上的调控作用及其靶基因展开综述，为深入研究miRNA在动物垂体上的功能以及改善家畜生长、繁殖和泌乳性能提供参考。     

长链非编码RNA在精子发生与卵泡发育中的研究进展

长链非编码RNA(Long noncoding RNA,lncRNA)是一类长度大于200 nt,对基因表达起调控作用的非蛋白质编码RNA,其中很多已经被证明在动物生理、病理方面起到重要作用,目前lncRNA在动物繁殖方面的生物学研究较少。本文主要对lncRNA作用机制及其在精子发生和卵泡发育中的作用展开论述,为深入探究动物繁殖调控机制提供参考。     

microRNA对哺乳动物卵泡发育的影响

卵巢是动态变化的实质性器官,一个发情周期内卵巢上的卵泡始终经历着募集、选择、优势化等生理过程。卵母细胞以及外周的颗粒细胞和膜细胞共同组成卵巢上功能性单位—卵泡,卵泡发育受卵泡生殖细胞和体细胞间内分泌、自分泌、旁分泌的共同调控。microRNA (miRNA)是一种重要的转录后调控方式,通过与靶基因的3'-UTR结合转录后抑制或降解靶基因的方式,在调控动物卵巢卵泡的发生、发育、颗粒细胞增殖、凋亡及类固醇激素合成分泌等方面发挥重要作用。本文主要对miRNA在哺乳动物卵泡发育中的最新研究进展,包括miRNA对卵泡发育、颗粒细胞、膜细胞功能的影响及其在卵巢上的表达分析等进行综述。通过了解miRNA在卵泡发育中的作用,为进一步解析哺乳动物繁殖性状调控的分子机制奠定基础。     

微小RNA调控母猪胎盘发育的研究进展

微小RNA(miRNA)是内源性非编码的小分子RNA,它们存在于动物、植物和病毒中，主要通过调控靶基因的翻译和mRNA稳定性而参与多种生理过程。胎盘是哺乳动物妊娠过程中存在的一个临时性的内分泌器官，对胎儿的发育至关重要。而母猪胎盘的不良发育不仅会影响到妊娠期仔猪的发育，还会对生产效益造成一定的损失。研究表明，miRNA对哺乳动物的胎盘滋养层细胞和血管生成等方面具有重要的调控作用。本文综述了miRNA生成过程及其功能，以及目前关于miRNA对母猪胎盘发育的调控作用，旨在为提高母猪繁殖效率、提高生产效益提供理论参考。     

circRNA作为ceRNA调控畜禽重要经济性状的研究进展

竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)机制指具有同种miRNA反应元件(microRNA response elements, MRE)的RNA分子，通过竞争性地结合该miRNA以在转录后水平调控基因的表达，进而影响细胞的生物学功能。ceRNA机制的有效性受细胞环境、miRNA活性及其与不同RNA分子间亲和力等因素的影响。虽然环状RNA(circular RNA,circRNA)和长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)等均可作为ceRNA,但circRNA是相对更为有效的ceRNA分子，因为其在进化过程中稳定且保守，可使ceRNA信号在不同组织中传导。本文在探讨ceRNA调控机制影响因素的基础上，进一步综述了circRNA作为ceRNA调控畜禽肌肉发育、脂肪沉积、乳腺及卵泡发育等方面的研究进展，以期为深入研究畜禽重要经济性状中ceRNA调控网络提供新思路。     

CRISPR/Cas9技术在动物非编码RNA功能研究中的应用

CRISPR/Cas9系统是一种广泛存在于细菌和古菌中的免疫机制。近年来,已发展为一种快捷高效的基因编辑工具,用于研究编码或非编码RNA的功能。非编码RNA是一类不编码蛋白质的RNA,其可通过多种调控途径在动物的生长发育、疾病免疫等生理或病理过程中发挥重要的生物学功能。CRISPR/Cas9技术可以靶向核酸序列稳定敲除基因,得到敲除小鼠或细胞系,虽然其在非编码RNA功能研究中的使用干扰了邻近基因或宿主基因表达,但该技术的出现为非编码RNA功能机制的探索提供了不同的途径。本文通过简要概述CRISPR/Cas系统的发展和作用原理,并重点介绍CRISPR/Cas9技术在动物miRNA、lncRNA及circRNA功能研究中的应用,以期为相关研究提供参考。     

细胞自噬对动物卵泡发育调控的研究进展

卵泡是雌性哺乳动物发挥其繁殖能力的基础,其发育是一个动态的过程,主要涉及原始卵泡的形成、卵泡的募集、优势卵泡的选择、成熟卵泡的排卵以及排卵后卵泡的黄体化。卵泡发育的整个过程受内分泌系统、细胞自噬、细胞凋亡等的调控。自噬是一种进化上保守的应激反应过程,通过将细胞内物质包裹形成自噬体并传递到溶酶体中进行降解,以帮助细胞维持胞内物质代谢平衡,其在卵泡发育的过程中发挥着重要作用,一方面它能够通过降解或回收受损的蛋白质或有害代谢产物缓解应激造成的卵泡损伤,另一方面它又通过产生大量自噬体导致细胞器过度降解而引起卵泡闭锁。自噬对卵泡发育的调控需要PI3K-Akt-mTOR、MAPK-ULK1、ERK1/2、Sirt1-FOXO1-Atg7等多种经典信号通路的参与,这些信号通路在激素、氧化应激、细胞饥饿等的刺激下,通过独立作用或相互作用促进或抑制自噬调控卵泡细胞的生理活动。目前已知不同的自噬水平对卵泡细胞的存活具有不同作用,但关于决定细胞能否存活的自噬水平的研究还比较少。此外,自噬对卵泡发育调控的研究主要集中在颗粒细胞中,而对卵母细胞的成熟和卵泡膜细胞的作用的报道较少。文章简述了自噬在卵巢储备的形成、生长卵泡的发育、黄体的形成和退化及卵泡闭锁中的作用,并分析了一些常见的化工产品和应激诱导的自噬对卵泡发育的影响,以期为全面了解自噬在卵泡发育中的调控作用提供一定的参考。     

Role of oocyte‐derived paracrine factors in follicular development

Mammalian oocytes secrete transforming growth factor β (TGF‐β) superfamily proteins, such as growth differentiation factor 9 (GDF9), bone morphogenetic protein 6 (BMP6) and BMP15, and fibroblast growth factors (FGFs). These oocyte‐derived paracrine factors (ODPFs) play essential roles in regulating the differentiation and function of somatic granulosa cells as well as the development of ovarian follicles. In addition to the importance of individual ODPFs, emerging evidence suggests that the interaction of ODPF signals with other intra‐follicular signals, such as estrogen, is critical for folliculogenesis. In this review, we will discuss the current understanding of the role of ODPFs in follicular development with an emphasis on their interaction with estrogen signaling in regulation of the differentiation and function of granulosa cells.     

Monitoring follicular development in cattle by real-time ultrasonography: a review.

The application of real-time ultrasonography to monitoring ovarian function in mammals has advanced the understanding of follicular dynamics and its regulation. Follicular development is a wave-like sequence of organised events. The waves consist of the synchronous growth of small (4 to 5 mm) antral follicles, followed by the selection and growth of one dominant follicle which achieves the largest diameter and suppresses the growth of the subordinate follicles. In the absence of luteal regression, the dominant follicle eventually regresses (becomes atretic) and a new follicular wave begins. The dominant follicle regulates the growth of the subordinate follicles, because the appearance of the next wave is accelerated if the dominant follicle is ablated, and delayed if the lifespan of the dominant follicle is prolonged. During bovine oestrous cycles, two or three successive waves emerge, on average, on the day of ovulation (day 0) and day 10 for two-wave cycles, and on days 0, 9 and 16 for three-wave cycles. During the oestrous cycle there are thus two or three successive dominant follicles, and the last of these ovulates. Ovarian folliculogenesis is a complex process involving interactions between pituitary gonadotrophins, ovarian steroids and non-steroidal factors. Subtle changes in the hormonal milieu regulate folliculogenesis and the emergence of a follicular wave is preceded by a small increase in the concentration of plasma follicle-stimulating hormone. The mechanisms that promote the selection of a dominant follicle have not been elucidated, but considerable progress has been made in understanding follicular development and its regulation. Most treatments designed to control the development of follicular waves have been based on the physical or hormonal removal of the suppressive effect of the dominant follicle, and the consequent controlled induction of the emergence of a new follicular wave. The studies reviewed here describe current methods for regulating the bovine ovarian cycle, interesting models for future studies, and information that may be used for improving reproductive efficiency.     

绒山羊毛囊发育中非编码RNA的研究进展

非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是指从基因组上转录而来,不编码蛋白质,但在RNA水平上能行使一定生物学功能的RNA。非编码RNA的种类较多,种类的不同造成功能的差异。毛囊是绒山羊皮肤特殊的附属物,位于皮肤的真皮层,发生于绒山羊胚胎期。由于真皮细胞和上皮细胞间的信号分子传递,使其发育呈周期性变化,历经生长期、退行期和休止期。近年来,有关ncRNA在绒山羊毛囊发育中作用报道较多。文章就其中的微小RNA(miRNA)、长链非编码RNA(lncRNA)及环状RNA(circRNA)的生物发生及其在绒山羊毛囊发育中的作用机制进行了归纳、总结。miRNA是真核生物中存在的一种长18~25 nt的ncRNA分子,可通过与靶信使核糖核酸mRNA特异结合,抑制转录后基因表达。在绒山羊毛囊发育中,miRNA通过抑制相关基因及相关信号通路中关键分子的表达而调控毛囊的发育周期以及毛囊的再生能力。lncRNA是长度超过200 nt的ncRNA,经过剪接,具有polyA尾巴与启动子结构,在绒山羊毛囊发育中能促进毛囊细胞增殖与分化,通过调控基因的靶向表达与多种信号通路互作调节毛囊发育及绒毛生长的周期活动。circRNA是与传统的线性RNA不同的封闭环状RNA,含有许多miRNA结合位点,在绒山羊毛囊发育与绒毛生长中起miRNA分子海绵的作用,即通过miRNA的介导,调控靶基因的表达,促进毛囊干细胞向次级毛囊分化,进而解除与毛囊发育与绒毛生长相关的miRNA对其靶基因的抑制作用提高靶基因的表达水平。笔者通过对miRNA、lncRNA及circRNA的研究进行综述,以期为构建毛囊生长发育的分子调控网络及深入探讨绒山羊毛囊发育的调控机制提供借鉴,为今后更好地利用现代分子生物学技术改善绒毛品质提供理论依据。     

生殖激素控制卵泡细胞凋亡的研究进展

研究表明颗粒细胞凋亡是导致卵泡闭锁的重要原因，而颗粒细胞凋亡涉及许多因素，其中生殖激素，如GnRH、FSH、LH、P4、E、A、GH、Mel、inhibin、activin、follistatin等间接地和直接地对卵巢卵泡细胞凋亡发挥重要的综合控制作用，因此正确理解激素对体内、外卵泡及颗粒细胞发育和衰亡的调节网络具有很重要的理论和实践意义。     

miRNA在哺乳动物配子发生中的作用研究进展

哺乳动物配子发生的基因表达调控包括编码基因的阶段特异性表达调控及非编码基因的转录和转录后水平调控。微小RNA(microRNA, miRNA)作为一类小的非编码RNA, 通过识别靶基因非翻译区的结合位点, 导致mRNA降解或者蛋白质翻译抑制, 从而在转录后水平发挥调控作用。近年来, miRNA在哺乳动物生殖活动中的作用逐渐被揭示, 越来越多的研究表明, miRNA在哺乳动物精子发生、精子成熟、卵母细胞成熟、卵泡发育及早期胚胎发育等过程中都发挥着重要的调节作用, 其可通过调节支持细胞的增殖和凋亡或精原细胞、精母细胞及精细胞的细胞周期进程, 在精子发生的不同阶段发挥间接或直接调控作用, 也可通过调节卵母细胞、卵丘细胞以及颗粒细胞的增殖、凋亡、激素合成和细胞间作用, 对卵母细胞的发育和成熟过程进行调控。作者主要介绍了在哺乳动物配子发生过程中, miRNA的细胞和阶段特异性表达及其对靶基因的调节作用, 以期为深入研究哺乳动物配子发生的调控机制提供参考。     

颗粒细胞凋亡影响家禽卵泡闭锁的研究进展

卵巢是家禽的重要繁殖器官,会产生大量卵泡,而卵泡在生长发育的各个阶段中都可能因为不同因素的调控而发生闭锁,最终导致繁殖性能衰退。颗粒细胞对卵泡的生长发育有重要调控作用,其凋亡会诱导卵泡发生闭锁。诱导颗粒细胞发生凋亡的因素较多,包括激素、细胞因子、氧化应激、线粒体及其他体外因素。颗粒细胞凋亡主要由线粒体途径导致,其涉及到半胱天冬酶（Caspase）家族参与,当线粒体裂解时会释放细胞色素C （Cyt-C）,随后形成凋亡小体激活Caspase-3和Caspase-8,最终激活Caspase-9导致颗粒细胞凋亡;当颗粒细胞发生凋亡,家禽体内卵泡丧失生物功能并且卵泡细胞之间的调控失衡,促使卵泡内卵母细胞和膜细胞凋亡,最终导致卵泡发生闭锁;颗粒细胞在存活状态下所分泌的生长因子、性腺类固醇、细胞因子能减少卵母细胞氧化损伤,防止细胞内活性氧（ROS）水平过高导致的线粒体DNA损伤,从而避免线粒体功能障碍而造成的颗粒细胞凋亡。作者从颗粒细胞凋亡及其影响因素、颗粒细胞凋亡和卵泡闭锁的关系、颗粒细胞凋亡对卵泡闭锁的影响3个方面进行阐述,以期为减少卵泡闭锁、提高家禽繁殖性能提供理论依据。     

Insulin-like growth factor binding proteins in granulosa and thecal cells from bovine ovarian follicles at different stages of development

Because IGFBP inhibit IGF-stimulated cellular proliferation and differentiation, it is hypothesized that variations among IGFBP in individual follicles might contribute to the regulation of recruitment, selection, dominance, and turnover of ovarian follicles. Sources of IGFBP in fluid of bovine follicles are not well established; thus, objectives of this study were to determine levels of IGFBP binding activities and messenger RNA (mRNA) in granulosa and theca interna cells at different stages of follicular development (small [< 6 mm], medium [6 to < 8 mm], and large [> or = 8 mm]) and to characterize associations of these levels measured in the cells with levels of IGFBP and steroids in follicular fluid. Thecal and granulosa cells from large healthy follicles contained two- to twentyfold less (P < 0.05) IGFBP-2, -3, and -5 than cells from small, medium, and large atretic follicles. Thecal cells from small, medium, and large atretic follicles contained more (P < 0.05) IGFBP-3 and -4 than granulosa cells from these follicles, whereas granulosa cells from these follicles contained more IGFBP-2 activity than thecal cells. Differences in IGF binding activity were paralleled by differences in levels of mRNA for the respective IGFBP. Developmental differences in IGFBP activity in follicular fluid were positively associated with activity in granulosa and/or thecal cells, with the exception of IGFBP-4, which was low in fluid from large healthy follicles but markedly increased (mRNA and binding activity) in granulosa cells from these follicles. It is concluded that developmental changes in follicular fluid IGFBP-2 and -5 binding activities seem to be controlled in part by alterations in synthesis of these IGFBP by granulosa and thecal cells, whereas diminished IGFBP-4 in fluid from large healthy follicles occurs concomitantly with increased levels of IGFBP-4 mRNA and activity in granulosa cells, implicating posttranslational regulation by specific proteases.     

The regulation of ovarian granulosa cell death by pro- and anti-apoptotic molecules

In the mammalian ovary, follicular development and atresia are closely regulated by cell death and survival-promoting factors, including hormones (gonadotropins) and intraovarian regulators (gonadal steroids, cytokines, and intracellular proteins). Several hundred thousand primordial follicles are present in the mammalian ovary; however, only a limited number of primordial follicles develop to the preovulatory stage and ovulate. The others, more than 99% of follicles, will be eliminated via a degenerative process known as "atresia". The endocrinological regulatory mechanisms involved in follicular development and atresia have been characterized to a large extent, but the precise temporal and molecular mechanisms involved in the regulation of these events have remained largely unknown. Recent studies suggest that the apoptosis of ovarian granulosa cells plays a major role in follicular atresia. In this review, we provide an overview of development and atresia of follicles, and apoptosis of granulosa cells in mammals.