印记基因对哺乳动物胚胎和胎盘发育的调控机制

印记基因在调控哺乳动物的众多生命进程中发挥着重要作用,尤其是在生命形成初期,印记基因通过表观遗传修饰决定等位基因的表达和沉默,调节着胚胎和胎盘的生长发育。印记基因在胎盘和胚胎中的表达紊乱与胎儿生长受限、发育停止以及甲状腺脱毒症等密切相关,因此深入探索印记基因对胚胎和胎盘发育的调节机理对于哺乳动物胎儿宫内发育迟缓、出生缺陷以及后期疾病的预防具有重要的指导意义。本文综述了印记基因的主要特点、性腺中印记的擦除、重建与表观遗传修饰及印记基因调控哺乳动物胚胎和胎盘发育的最新研究进展。     

印记基因对动物胎盘调控的研究进展

印记基因是仅表达亲本一方遗传信息的一类基因.通过大量的研究表明,印记基因对胎儿、胎盘的生长发育及胎儿出生后行为等方面的调控都具有显著作用.印记基因具有决定胎盘运输能力的作用,并能调节胎盘的生长、形态和转运能力.当胎盘所处环境或胎盘表型发生变化时,印记基因能够通过改变胎盘一定的表观遗传状态来适应当时的营养环境.印记基因类似营养传感器能优化胎儿获得营养.印记基因对胎盘的表观遗传具有重要调控作用.     

牛印记基因的研究进展

基因组印记是一种表观调控机制,在哺乳动物的发育中具有重要作用。印记基因是仅一方亲本来源的同源基因表达,而来自另一亲本不表达的一种基因。近年来,印记基因被广泛研究。印记基因分为父系印记基因和母系印记基因,其表达具有组织特异性,而且在胚胎不同发育阶段的表达也具有一定差异,胚胎期的营养水平也影响印记基因的表达。DNA甲基化在调控印记基因的表达中起重要作用,影响细胞核移植过程细胞的表观重编程,并影响胎盘及内脏器官的正常发育;基因印记模式的改变也可以引起甲基化的改变进而导致基因印记的丢失等。本文综述了近年来关于牛的印记基因的研究进展情况,为印记基因的后续相关研究工作提供借鉴。     

1例死亡克隆牛主要脏器组织学观察及胎盘印记基因甲基化水平分析

虽然体细胞克隆技术已经在多种动物获得成功,但是仍然存在效率低、克隆胚胎发育异常等问题,严重限制了该技术的应用。为提高克隆效率,探讨克隆动物发育异常的原因,本研究对1例死亡克隆牛主要内脏器官进行了组织学观察,并对其胎盘印记基因甲基化状态进行分析。结果表明,此例死亡克隆牛主要内脏器官除肾脏外,均不同程度出现充血、增生及淋巴细胞浸润等病理变化。胎盘增生明显并伴有充血,胎盘中印记基因H19及Peg-10的甲基化水平分别为84.6%和88.6%,显著高于50%,出现超甲基化状态。推测体细胞核移植过程影响了供核细胞的表观重编程,导致了印记基因H19及Peg-10的迷乱的DNA甲基化状态,并影响胎盘及内脏器官的正常发育。     

DNA甲基化调控牛AQP1基因的胎盘特异性印记

为揭示牛AQP1（aquaporin 1）基因在不同组织及胎盘中的印记状态，以及DNA甲基化修饰在印记中的调控机制，本研究采用基于SNP的PCR产物直接测序的方法，对32头健康雌性成年荷斯坦奶牛心组织及15个自然分娩后的胎盘试验样本进行检测，确定了5头杂合子个体牛和3个杂合子胎盘，对其组织（心、肝、脾、肺、肾、肌肉和脂肪）和胎盘进行AQP1等位基因表达分析及印记状态分析，利用亚硫酸氢盐测序法分析AQP1基因位于启动子和第一个外显子区的CpG岛在牛心、肝组织、2个胎盘和对应精子中的DNA甲基化状态。结果发现，在杂合子牛被检测的7个组织中，AQP1基因呈现双等位基因表达；而在胎盘中，AQP1基因为单等位基因表达。通过分析杂合子胎盘对应的亲本基因型，发现AQP1基因为母源等位基因表达，即父源印记。进一步比较分析AQP1基因启动子区CpG岛在牛组织、胎盘及对应精子中的甲基化状态，在双等位基因表达的心脏、肝脏组织中，该区域未发现差异甲基化区（differentially methylated regions，DMR）；而在单等位基因表达的胎盘中，存在差异甲基化区，同时父源等位基因精子中为重甲基化状态。以上结果说明，牛AQP1基因为胎盘特异性单等位基因表达的父源印记基因，且AQP1基因位于启动子和第一个外显子区的CpG岛甲基化修饰参与调控牛胎盘的印记表达；在被检测的组织中为双等位基因表达。     

猪印记基因的研究现状及其应用前景

印记基因是违背孟德尔遗传规律的一类特殊存在基因群。其在猪的研究与应用,正在成为家畜发育遗传学研究的一个重要内容。本文介绍了印记基因的概念、发现过程、特征、建立、维持和印记机制,并对其在猪中的研究现状和应用前景进行了描述。     

miR-127和miR-136在转基因克隆绵羊胎盘中的表达分析及其靶基因的鉴定

克隆动物胎盘发育缺陷是造成动物克隆效率低下的一个重要原因。目前认为克隆胎盘发育异常通常是由于一些基因表达的异常所致,与表观遗传修饰有关。microRNA是一种重要的表观遗传修饰方式,对动物胚胎发育和胎盘的形成有着重要的调控作用。为研究miR-127和miR-136在克隆动物胎盘中的表达情况及其与克隆动物发育缺陷的关系,本实验运用荧光定量PCR分析了死亡克隆绵羊胎盘和同期普通绵羊胎盘组织中miR-127和miR-136的相对表达量,并鉴定了miR-127和miR-136的靶基因及靶基因在胎盘中的表达情况。结果显示,miR-127和miR-136在克隆绵羊胎盘中的表达量分别增加了3.1和2.8倍。EGFP荧光敲除实验证实,胎盘发育相关基因Rtl1是miR-127和miR-136的靶基因,同时定量PCR分析发现Rtl1基因在克隆绵羊胎盘中的表达量降低了3/5。结果说明,miR-127和miR-136在克隆胎盘中的异常表达可导致Rtl1基因的低表达,这很可能是导致克隆动物死亡的一个重要原因。     

microRNA与胎盘发育关系的研究进展

microRNA (miRNA)是一类大小约22 nt的内源性非编码RNA,它们通过剪切靶基因的转录产物或抑制靶基因转录产物的翻译,在转录后起到调控靶基因表达的作用。大量研究结果表明,动物体内的miRNA参与了胚胎的早期发育、脑和神经发育、心脏发育、肌肉及骨骼发育等动物发育的各个方面。已有证据表明,一些miRNA在胎盘中特异表达,在胎盘的正常发育过程中起到了重要作用。作者对参与胎盘发育的miRNAs进行了综述。     

动物繁殖相关lncRNA的研究新进展

长链非编码RNA(Long noncoding RNA,lncRNA)是一类长度大于200nt,且不具有蛋白编码潜能的RNAs,在真核生物基因表达调控中发挥着重要作用。不同物种性染色体和部分印记基因的转录能力受到lncRNA的顺式调控作用。寻找与繁殖相关的lncRNA分子,研究这些lncRNA分子及其靶基因的生物学功能,阐明lncRNA在动物繁殖中的调控机制,是动物繁殖研究的一个热点。本文主要对繁殖过程中配子发生、胎盘形成和妊娠建立、激素调节、早期胚胎发育以及性别决定和性腺发育等重要阶段lncRNA的研究进行综述,为深入探究动物繁殖调控机制提供参考。     

猪妊娠过程中胎盘发育及其调控基因研究进展

胎盘是母体与胎儿进行营养物质、气体及废弃物交换的重要器官。妊娠过程中,猪胎盘功能是影响母猪产仔数、死胎数及断奶前死亡率的最重要因素之一。作者介绍了猪妊娠早期胎盘的建立过程及形态变化、妊娠中期胎盘褶皱的形成、妊娠后期胎盘的进一步发育,阐述了这3个妊娠阶段猪胎盘的形态变化与其对应的胎盘功能之间的关系,并介绍了目前所发现的调控猪胎盘建立和发育的相关基因,包括透明质酸酶（HYAL）、组织蛋白酶（CTSB和CTSL1）及乙酰肝素酶（HPSE）基因,为提高母猪胎盘效率、增加母猪繁殖力提供科学依据。     

猪妊娠过程中胎盘发育及其调控基因研究进展

胎盘是母体与胎儿进行营养物质、气体及废弃物交换的重要器官。妊娠过程中,猪胎盘功能是影响母猪产仔数、死胎数及断奶前死亡率的最重要因素之一。作者介绍了猪妊娠早期胎盘的建立过程及形态变化、妊娠中期胎盘褶皱的形成、妊娠后期胎盘的进一步发育,阐述了这3个妊娠阶段猪胎盘的形态变化与其对应的胎盘功能之间的关系,并介绍了目前所发现的调控猪胎盘建立和发育的相关基因,包括透明质酸酶(HYAL)、组织蛋白酶(CTSB和CTSL1)及乙酰肝素酶(HPSE)基因,为提高母猪胎盘效率、增加母猪繁殖力提供科学依据。     

PEG11基因在体细胞核移植牛中印迹和DNA甲基化状态分析

为了分析PEG11基因在体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer,SCNT)牛中的印记以及重编程状态,本研究应用RT-PCR产物直接测序法对PEG11基因在自然繁殖牛和新生死亡SCNT牛7个组织(心、肝、脾、肺、肾、肌肉和脂肪)中的表达进行了分析。结果发现PEG11基因在自然繁殖牛的7个组织中均为单等位基因表达,表明PEG11基因在牛中是印记的;在SCNT牛肺脏中PEG11基因为双等位基因表达,而在其余6个组织中为单等位基因表达。进而用亚硫酸氢盐测序法分析自然繁殖牛和SCNT牛肺脏PEG11基因中54CpGs位点的甲基化状态,发现PEG11基因在SCNT牛肺脏中呈现与自然繁殖牛相似的高甲基化状态(97.26%),推测PEG11基因在新生死亡SCNT牛肺脏中印记紊乱可能是导致SCNT牛肺脏发育缺陷的原因之一,PEG11基因内部CGIs的甲基化不参与调控PEG11基因的基因组印记。     

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。     

家畜基因印记研究进展

综述了家畜基因印记的生理功能、可能机制及家畜中发现的印记基因,并论述了基因印记的生物学意义和对家畜育种的影响。     

猪胎盘特异基因1(PLAC1)的克隆、组织表达及遗传方式研究

旨在研究猪胎盘特异性基因PLAC1的表达规律,并对其基因结构、生物功能和遗传方式进行初步鉴定。本研究以妊娠26、50和95天的猪胎盘组织为材料,利用RACE-PCR及RT-PCR技术克隆猪PLAC1基因及其不同转录本的全长序列,同时通过原位杂交验证其在胎盘中的表达模式。并检测猪PLAC1基因的序列变异。结果表明,猪PLAC1基因存在3种不同的转录本,3种转录本的CDS区完全相同,长525bp,编码174个氨基酸;组织表达谱和原位杂交结果显示,PLAC1基因特异性表达于猪胎盘绒毛膜上皮细胞中,并在不同妊娠时期差异表达,妊娠50和95天PLAC1mRNA的表达显著高于妊娠26天(P<0.01)。猪群中PLAC1基因的SNP基因分型检测结果表明该基因遵循半合基因的遗传方式。本试验结果为研究猪PLAC1基因在胎盘发育过程中的生物功能奠定了基础。     

动物胎盘细胞凋亡的研究进展

细胞凋亡是由基因编码决定的细胞主动死亡,参与机体生理过程及疾病的发生过程。胎儿的生长发育是一个极其复杂的生理过程,在此妊娠过程中胎盘的细胞增殖和凋亡之间处于不同的平衡状态,这种状态一旦被破坏就会出现不同的病理妊娠症状。本文对影响动物胎盘细胞凋亡的因素、正常的胎盘细胞凋亡、胎盘细胞凋亡对妊娠和胎儿发育的影响进行了综述。     

免疫荧光检测绵羊体外受精胚胎Oct4、Cdx2表达研究

Oct4基因和Cdx2基因是附植前胚胎发育的重要调控基因,并最终调控了胎儿和胎盘的发育,也在胚胎妊娠识别和附植时调控了干扰素(interferon tau,IFNT)的表达.本研究通过体外成熟、体外受精和体外培养获得了不同发育时期的绵羊胚胎,应用免疫荧光染色探讨了Oct4在早期胚胎的表达规律,结果表明:受精卵和早期卵裂...     

circRNAs对哺乳动物胎盘养分转运和胎儿发育的影响

circRNAs是一类具有闭合环状结构的内源非编码RNA分子。近几年的研究发现,circRNAs在真核生物中普遍存在,它不但有一定的保守性和细胞特异性,而且还具有调控基因转录的作用。胎盘养分转运对胎儿发育非常重要,甚至决定了胎儿能否顺利产出,对日后生长发育状况也有很大影响。猪和鼠上的研究均表明,circRNAs在胎盘养分转运和胎儿发育过程中具有重要的调控作用。本文综述了circRNAs的来源、产生机制、分类、特点及其功能,并结合动物生产实际情况综述了circRNAs对哺乳动物胎盘中葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等养分转运及胎儿发育的调控作用。     

山羊妊娠早期胎儿胎盘血管形成及相关基因的表达

旨在探究大足黑山羊妊娠早期胎儿胎盘血管发育、分布和血管生成相关因子表达状况,并对血管生成相关因子表达之间和血管发育进行相关性分析。本研究随机选取15只8月龄、体格相近、身体健康的国家级畜禽遗传资源—大足黑山羊青年母羊,经同一种公羊自然交配后(以末次配种当天记为0 d),经剖腹产手术采集妊娠第20、25和30天的胎儿和胎儿胎盘以及经屠宰采集妊娠第45和60天的胎儿和胎儿胎盘作为研究对象,通过免疫组化法评估胎盘血管发育和分布情况,采用qRT-PCR技术检测主要血管生成相关基因的mRNA表达水平,分析血管生成相关基因之间以及与胎盘血管发育分布的相关性。结果显示,胎儿体重和体长随着妊娠的进行逐渐增加,且血管内皮细胞阳性率处于较高水平(>26%)。山羊胎儿胎盘毛细血管总面积/组织区域面积(CAD)逐渐升高;毛细血管总数/单位组织区域面积(CND)在妊娠25~30 d增加,30~60 d降低,毛细血管总面积/毛细血管根数(APC)呈相反趋势;毛细血管总周长/单位组织区域面积(CSD)无显著变化。妊娠早期胎儿胎盘VEGFA的表达量随着妊娠的进行逐渐升高,且与血管分布存在一定的相关性,其受体FLT1和KDR表达量呈先增高后降低的趋势,分别在30和45 d达到峰值。血管生成相关基因ANGPT1/2及其受体TEK和FGF2及其受体FGFR2的表达均在妊娠30 d时较高。综上表明,在妊娠30 d前,胎儿胎盘主要通过毛细血管形成分支促进血管面积的增加;而在30~60 d,主要通过单位血管的增粗促进血管面积的增加,并且血管生成相关基因的表达在妊娠30 d时较高,这可能和子叶开始形成有关。山羊妊娠早期胎儿胎盘中VEGFA可能通过其受体结合与其他血管生成因子共同作用调控胎儿胎盘血管形成。