首页> 正文

中华绒螯蟹精子核非浓缩的表观遗传机制

2020-12-11阅读(523)

中华绒螯蟹精子核非浓缩的表观遗传机制

论文摘要

根据精子核内遗传物质存在状态的不同,可将动物的精子核分为三种类型：浓缩型、半浓缩型和非浓缩型。由于鱼精蛋白等精子核碱性蛋白(spermatozoa basic nuclear proteins, SBNP)对组蛋白的替代和对遗传物质的浓缩作用,哺乳类、鸟类等动物的精子核被浓缩成了致密的结构,这一过程还涉及到被替代组蛋白的乙酰化。纽虫、鲫鱼等半浓缩核的精子中则由于一直保持着体细胞型组蛋白而使其遗传物质与体细胞中的相一致。但中华绒螯蟹(又名河蟹)等十足目甲壳动物的精子核呈松散的纤维状,为非浓缩核,但非浓缩的机制还不清楚。从精子发生(spermatogenesis)到顶体反应(acrosome reaction, AR)的完成,是雄性生殖细胞的整个生命历程。以河蟹精子发生和AR为模式系统,从发生过程和发展去向上来鉴定SBNP的变化和含量,有助于探明其SBNP的变化规律,可以在一定程度上解释成熟精子核DNA的存在状态和保护机制,阐明其核非浓缩的发生机制,分析十足目演化地位。另外,河蟹是我国一种重要的经济甲壳动物,研究结果还可为该经济动物的遗传育种提供基础资料,因而该研究也具有重要的经济价值。本研究以河蟹为实验材料,在本实验室研究的基础上,通过探讨河蟹SBNP在精子发生和AR过程中的变化规律,及SBNP在这些过程中的替代与组蛋白的乙酰化修饰对精子核形态的影响,尤其对核非浓缩现象的影响,从表观遗传学的角度分析了河蟹精子核的非浓缩机制。实验结果表明：1通过显微和超微结构观察,发现河蟹精子虽为非浓缩核,但在圆形核精细胞核中存在大量以30 nm颗粒为主的大小不一的核物质,说明核非浓缩起源于圆形核精细胞。2通过电泳、蛋白质印迹(westerm blot, WB)和串联质谱(tandem massspectrometry MS/MS)分析及显微和超微水平的免疫组织化学(immunohistochemistry, IHC)、免疫荧光(immunofluorescence, IF)和免疫电镜(immunoelectron microscopy, IEM)等多种免疫定位手段,鉴定和证明了河蟹成熟精子中存在4种核心组蛋白,并在AR后的精子核中依然存在。而且,这些蛋白不仅存在于精子核中,在核外也有分布,并在精子形成过程、输精管内的进一步发育过程中或多或少地向核外转移和抛弃。因此河蟹精子核内的组蛋白含量明显少于精原细胞、精母细胞和正常体细胞。3电泳、WB和MS分析的实验结果还表明,河蟹精子核内的组蛋白H4存在两种分子量相近的变体或修饰方式,其氨基酸序列和组成与多种动物的组蛋白H4具有高度的同源性。4 WB和IF定位及IEM定位结果还表明,河蟹雄性生殖细胞中存在乙酰化组蛋白H3,在AR后的精子核中也有分布。其乙酰化发生于间期精原细胞、精母细胞和圆形核精细胞的核内；在AR结束阶段的核内也少量地发生了一次乙酰化。在精子发生过程中,乙酰化组蛋白H3发生了2次向核外的转移,第1次发生于早期精细胞,时间短暂但转移量大,第2次从中期精细胞开始,一直持续到精子成熟。AR过程中乙酰化组蛋白H3没有明显向核外转移。5通过赖氨酸(lysine, Lys)和精氨酸(arginine, Arg)的特异性染色,发现在河蟹精子的整个生命历程中,Arg染色仅精细胞核和休止期前精巢中的精子核呈阳性反应,但反应弱于小鼠精子核,Lys染色也是该阶段阳性反应最强,说明精细胞中新合成了精子特异的组蛋白,且这种蛋白在休止期的精子中急剧减少。又由于核心组蛋白(包括乙酰化组蛋白H3)并不大量存在于精子核中,因此推测这是一种河蟹精子特异的组蛋白H1。通过以上结果可以看出,河蟹精子的非浓缩核发生于精子形成过程中,是由于精子特异的组蛋白H1替代体细胞型组蛋白H1而未发生核心组蛋白替代,及组蛋白的乙酰化修饰和在核内的减少造成的。另外,实验中还建立了河蟹精子的温差诱导法和杯状非浓缩精子核的提取方法,也对河蟹精巢的发育周期提出了新的分期依据并将之分为7个阶段。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 国内外研究进展
  • 1.1.1 概述
  • 1.1.2 精子和精子核
  • 1.1.3 SBNP替代在精子核发生中的作用
  • 1.1.4 SBNP修饰在精子核发生中的作用
  • 1.1.5 精子核发生的表观遗传机制
  • 1.1.6 河蟹的精子发生、AR和精子核的非浓缩现象
  • 1.2 研究目的和意义
  • 第2章 河蟹精子及其非浓缩核的发生
  • 2.1 引言
  • 2.2 材料和方法
  • 2.2.1 材料
  • 2.2.2 材料的准备和处理
  • 2.2.3 半薄切片的光学显微镜观察
  • 2.2.4 精子发生过程的电镜观察
  • 2.3 结果
  • 2.3.1 河蟹的精巢发育周期
  • 2.3.2 河蟹的输精管
  • 2.3.3 河蟹的精子发生
  • 2.4 讨论
  • 2.4.1 半薄切片法对精巢发育周期和精子发生的研究
  • 2.4.2 精巢发育周期及分期依据的改进
  • 2.4.3 精子发生在精巢中的有序进行
  • 2.4.4 精子在输精管中的进一步发育
  • 2.4.5 河蟹精子非浓缩核的发生
  • 2.4.6 河蟹精子及核发生在进化上的适应性
  • 第3章 精子发生和AR过程中的BPA
  • 3.1 引言
  • 3.2 材料和方法
  • 3.2.1 材料
  • 3.2.2 材料的准备和处理
  • 3.2.3 AR过程的光学显微镜观察
  • 3.2.4 AR过程的电镜观察
  • 3.2.5 BPA的获得
  • 3.2.6 BPA的抗体制备
  • 3.2.7 BPA在精子发生和AR过程中的IHC定位
  • 3.3 结果
  • 3.3.1 河蟹精子的AR
  • 3.3.2 BPA抗体的活性和效价
  • 3.3.3 BPA在精子发生和AR过程中的分布
  • 3.4 讨论
  • 3.4.1 温差对河蟹精子AR诱导的高效性
  • 3.4.2 通过诱导精子的AR获得蟹类的精子核和提取精子核蛋白
  • 3.4.3 精子发生和AR过程中的BPA
  • 3.4.4 AR是精子发育的继续和终结
  • 3.4.5 河蟹精子AR与非浓缩核的关系
  • 第4章 精子发生和AR过程中的Lys、Arg及SBNP
  • 4.1 引言
  • 4.2 材料和方法
  • 4.2.1 材料
  • 4.2.2 材料的准备和处理
  • 4.2.3 精子发生和AR过程中Lys和Arg的染色和观察
  • 4.2.4 SBNP的抽提
  • 4.2.5 SBNP的电泳分析
  • 4.2.6 SBNP的分子量计算
  • 4.2.7 SBNP的抗体制备
  • 4.2.8 SBNP在精子发生和AR过程中的IHC定位
  • 4.3 结果
  • 4.3.1 精子发生和AR过程中的Lys分布
  • 4.3.2 精子发生和AR过程中的Arg分布
  • 4.3.3 SBNP的组分及分子量
  • 4.3.4 SBNP抗体的活性和效价
  • 4.3.5 精子发生和AR过程中SBNP的分布
  • 4.4 讨论
  • 4.4.1 精子发生和AR过程中的组蛋白
  • 4.4.2 精子发生和AR过程中富含Arg的精子特异的组蛋白
  • 4.4.3 SBNP中的组蛋白
  • 4.4.4 精子发生和AR过程中的SBNP
  • 第5章 精子发生和AR过程中的SMBP及其与SBNP的相关性
  • 5.1 引言
  • 5.2 材料和方法
  • 5.2.1 材料
  • 5.2.2 精子碱性蛋白的提取
  • 5.2.3 三类精子碱性蛋白的Arg定性比较
  • 5.2.4 三类碱性蛋白的电泳比较
  • 5.2.5 SMBP的抗体制备
  • 5.2.6 SMBP中含有的一种SBNP的抗体制备
  • 5.2.7 三类精子碱性蛋白的WB分析
  • 5.2.8 SBNP在精子发生和AR过程中的IHC定位
  • 5.3 结果
  • 5.3.1 定性比较三类精子碱性蛋白的Arg
  • 5.3.2 三类碱性蛋白的组分
  • 5.3.3 抗体的活性和效价
  • 5.3.4 WB对三类碱性蛋白的交叉分析结果
  • 5.3.5 SMBP在精子发生和AR过程中的分布
  • 5.4 讨论
  • 5.4.1 精荚基质蛋白的提取方法
  • 5.4.2 三类碱性蛋白中的Arg
  • 5.4.3 三类碱性蛋白的相关性
  • 5.4.4 精子发生和AR过程中的SMBP及其与SBNP的相关性
  • 第6章 精子发生和AR过程中的组蛋白H4
  • 6.1 引言
  • 6.2 材料和方法
  • 6.2.1 材料、试剂和仪器
  • 6.2.2 SBNP的抽提
  • 6.2.3 SBNP的电泳
  • 6.2.4 SBNP的WB
  • 6.2.5 免疫定位材料的准备和处理
  • 6.2.6 精子发生和AR过程中组蛋白H4的IHC定位
  • 6.2.7 精子发生和AR过程中组蛋白H4的IF定位
  • 6.2.8 精子发生和AR过程中组蛋白H4的IEM细胞定位
  • 6.2.9 精子组蛋白H4两种候选蛋白的MS分析
  • 6.2.10 河蟹精子中组蛋白H4的进化分析
  • 6.3 结果
  • 6.3.1 SBNP中的组蛋白H4
  • 6.3.2 IHC定位分析组蛋白H4在精子发生和AR过程中的分布
  • 6.3.3 IF定位分析组蛋白H4在精子发生和AR过程中的分布
  • 6.3.4 IEM定位分析组蛋白H4在精子发生和AR过程中的亚细胞分布
  • 6.3.5 河蟹精子组蛋白H4候选蛋白的检索鉴定结果
  • 6.3.6 河蟹精子组蛋白H4候选蛋白序列的同源性比对结果
  • 6.3.7 河蟹精子核中组蛋白H4匹配肽段的氨基酸组成
  • 6.4 讨论
  • 6.4.1 河蟹精子发生和AR过程中的组蛋H4
  • 6.4.2 河蟹精子核内存在组蛋白H4的2种变体或2种不同修饰
  • 6.4.3 河蟹精子核内的组蛋白H2B和其他SBNP
  • 6.4.4 河蟹精子核非浓缩的起源和进化分析
  • 第7章 精子发生和AR过程中的核心组蛋白H2A
  • 7.1 引言
  • 7.2 材料和方法
  • 7.2.1 材料
  • 7.2.2 SBNP的电泳
  • 7.2.3 河蟹SBNP2和SBNP3的质谱分析
  • 7.2.4 河蟹SBNP3的抗体制备
  • 7.2.5 河蟹SBNP3的WB
  • 7.2.6 河蟹SBNP3的免疫定位
  • 7.3 结果
  • 7.3.1 河蟹SBNP2和SBNP3的检索和鉴定结果
  • 7.3.2 河蟹SBNP3的电泳纯抗原和抗体
  • 7.3.3 河蟹SBNP3抗体的活性和效价
  • 7.3.4 WB分析河蟹SBNP3
  • 7.3.5 IHC定位分析SBNP3在河蟹精子发生和AR过程中的分布
  • 7.3.6 IEM定位分析SBNP3在河蟹精子发生和AR过程中的分布
  • 7.4 讨论
  • 7.4.1 河蟹精子中的组蛋白和其他SBNP
  • 7.4.2 精子发生和AR过程中的H2A
  • 7.4.3 组蛋白的转移和抛弃是河蟹精子核非浓缩的重要原因
  • 第8章 精子发生和AR过程中的乙酰化组蛋白H3
  • 8.1 引言
  • 8.2 材料和方法
  • 8.2.1 材料和试剂
  • 8.2.2 电泳和WB
  • 8.2.3 组织和细胞材料的准备
  • 8.2.4 精子发生和AR过程中乙酰化组蛋白H3的IF定位
  • 8.2.5 精子发生和AR过程中乙酰化组蛋白H3的IEM细胞定位
  • 8.3 结果
  • 8.3.1 SBNP中的乙酰化组蛋白H3
  • 8.3.2 精子发生和AR过程中乙酰化组蛋白H3的分布
  • 8.3.3 精原细胞和精母细胞中的乙酰化组蛋白H3
  • 8.3.4 早期精细胞中大量出现的乙酰化组蛋白H3
  • 8.3.5 酰化组蛋白H3从中期精细胞开始缓慢向核外转移
  • 8.3.6 AR过程中精子核中的乙酰化组蛋白H3
  • 8.4 讨论
  • 第9章 结语
  • 参考文献
  • 图版说明
  • 图版
  • 缩略词
  • 致谢

    • 相关论文文献

    • [1].枸杞多糖对弱精精子冻后洗涤过程中的保护作用[J]. 宁夏医学杂志 2019(12)
    • [2].橙皮素对17℃负压环境下猪精子保存质量的影响[J]. 黑龙江八一农垦大学学报 2020(01)
    • [3].胎牛血清对猪精子常温负压保存质量的影响[J]. 黑龙江八一农垦大学学报 2020(02)
    • [4].3例100%圆头精子症助孕结局报告并文献复习[J]. 生殖医学杂志 2020(10)
    • [5].技术原理、发展历程及应用——“人造精子”技术的几点思考[J]. 科技导报 2020(20)
    • [6].枸杞多糖对离心过程中弱精精子氧化应激的作用研究[J]. 重庆医学 2019(21)
    • [7].人类生殖辅助技术中精子伟哥在无精症中的应用[J]. 中国妇幼保健 2017(05)
    • [8].优良公猪的精子可实现永久保存[J]. 猪业科学 2017(03)
    • [9].能射精并不一定就有精子[J]. 中医健康养生 2017(04)
    • [10].非阻塞性无精子症精子获取预测因素的研究进展[J]. 中华男科学杂志 2016(05)
    • [11].卵胞浆内单精子注射的精子优选技术的研究进展[J]. 生殖医学杂志 2016(09)
    • [12].附睾微环境对精子成熟影响的研究进展[J]. 中国男科学杂志 2016(02)
    • [13].精子求偶记[J]. 中国生殖健康 2019(06)
    • [14].专家谈精子冻存——生殖保险[J]. 健康人生 2018(09)
    • [15].精子奥秘新发现[J]. 百科知识 2016(03)
    • [16].5000万年前的精子[J]. 科学世界 2015(09)
    • [17].培养优良精子的高效法则[J]. 婚育与健康 2013(22)
    • [18].美国的精子银行[J]. 婚育与健康 2013(24)
    • [19].养护精子十良方[J]. 科学大观园 2014(11)
    • [20].白人同性恋女子被错给黑人精子生下混血儿[J]. 大家健康 2014(11)
    • [21].有趣的精子成长故事[J]. 婚育与健康 2009(23)
    • [22].妙龄女孩勇做“精子劝献员”[J]. 工会博览(社会版) 2009(10)
    • [23].小精子传奇[J]. 新华航空 2010(06)
    • [24].小精子引发大混乱[J]. 大科技(百科新说) 2010(09)
    • [25].附睾炎好发于哪些人群[J]. 科学大观园 2010(19)
    • [26].精子会不会枯竭?[J]. 恋爱婚姻家庭.养生 2011(07)
    • [27].计算机辅助精子分析室内质控物的研究与应用[J]. 中华男科学杂志 2020(10)
    • [28].精子优选新方法建立及相关调节机制研究[J]. 中国药理学与毒理学杂志 2019(10)
    • [29].精子尾部发育相关蛋白研究进展[J]. 遗传 2020(06)
    • [30].探秘“精子冷冻解冻技术”[J]. 重庆医科大学学报 2019(08)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  

    中华绒螯蟹精子核非浓缩的表观遗传机制
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5