小鼠Boule基因核心启动子区的鉴定与分析开题报告

 2023-02-14 09:44:08

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

哺乳动物的精子发生是一个复杂的过程,其中涉及有丝分裂包括A型精原细胞增殖和B型精原细胞分化为初级精母细胞;减数分裂包括初级精母细胞形成圆形精子细胞;精子形成包括圆形精子细胞形成成熟的精子等三个主要阶段[1],这些精子细胞经历表型的变化而成为成熟的精子,所有这些受不同基因的控制,其中减数分裂是精子发生过程中的关键步骤[2]。参与减数分裂的基因的缺失或突变均有可能引起精子发生障碍,而DAZ家族就是其中非常重要的一类,目前的研究已知DAZ基因家族有3个成员,分别是DAZ[3]、DAZL[4]Boule[5]基因,它们在生殖细胞中特异性的表达,DAZ基因家族的缺失或突变、表达水平的降低或缺乏均会影响动物的生殖发育。进一步的研究表明,Boule基因在精子发生的减数分裂和精子形成过程中均发挥调控作用,此外,Boule基因表达的改变或Boule蛋白的缺乏与生精障碍、减数分裂阻滞等密切相关[6],因此Boule基因是精子发生过程中的必需因子,其正常表达对于雄性精子发生而言是至关重要的。本实验主要针对小鼠的Boule基因进行研究,对Boule基因组序列进行分析,确定其核心启动子定位,对转录因子结合位点和CpG岛进行预测,以后研究Boule基因的生物学功能及表观遗传修饰对其表达的影响打下基础,对雄性不育的临床治疗提供借鉴价值。

对于Boule基因,根据现有的研究可知,Boule基因是Eberhart等人于1996年对果蝇的研究中发现的与精子形成相关的基因,近年来研究人员发现它的基因结构和功能与DAZ家族成员相似[7],因此被认为是DAZ家族的新成员[6]。进一步的研究发现,在精子发生异常患者中,Boule基因表达缺乏或减,精子发生停留在初级精母细胞阶段而在减数分裂阻滞患者的睾丸中Boule基因则完全不表达,在精子发生障碍的患者中,Boule基因的表达量显著减少,而成功进行睾丸取精患者Boule表达量显著高于失败患者[8]。因此Boule基因的表达与否、以及表达量的高低对人类精子发生过程至关重要,Boule蛋白可能是人类精子发生过程中讲述分裂转换的主要调节因子。在其他物种中,也有许多有关Boule基因调控减数分裂过程的研究:在雄性果蝇中,Boule基因的突变会使得雄性果蝇的精母细胞发育在G2/M期停止,从而导致了雄性果蝇的生精障碍[9];有研究人员构建了Boule基因敲出小鼠,发现精子的发生停滞在初级精母阶段[10],精子形成的关键调控因子表达受到了影响;除此之外,研究表明了Boule基因在雄性不育的犏牛睾丸组织中mRNA表达量低于正常的黄牛[11]。以上研究结果表明,Boule基因的正常表达是生殖细胞正常发育不可或缺的。

综上所述,Boule基因无论在人类或其他物种的精子发生过程中,都起着非常关键的作用,其无义或突变均会引起不同程度的精子发生障碍、减数分裂阻滞等问题,因此Boule蛋白自发现之日起便迅速成为男性生殖和男性不育领域的研究热点。本实验主要研究小鼠Boule基因启动子区调控其转录的调控机制,对临床雄性不育的诊治有借鉴意义。

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2. 研究的基本内容和问题

研究目标:

1、通过克隆测序获得小鼠Boule基因启动子区的序列;

2、初步完成小鼠Boule基因启动子区转录因子及CpG岛的鉴定;

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3. 研究的方法与方案

研究方法:

1、利用PCR技术对小鼠Boule基因启动子区进行扩增;

2、利用Sanger测序技术及拼接获得小鼠Boule基因的启动区序列;

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4. 研究创新点

首先本实验选择的研究对象是DAZ基因家族成员Boule基因,Boule基因无论在人类或其他物种的精子发生过程中,都起着非常关键的作用,与精子发生障碍、减数分裂阻滞等问题密切相关,是一个具有研究价值的研究对象。本实验的研究目标主要是小鼠Boule基因的基因组序列进行了分析,更为详细的展示了小鼠Boule基因的基因组序列,对小鼠Boule基因核心启动子定位,对转录因子结合位点和CpG岛进行预测,以后研究Boule基因的生物学功能及表观遗传修饰对其表达的影响提供借鉴价值。对于Boule基因的研究,在人类、果蝇等物种上已有许多,但是在小鼠上针对Boule基因启动子区序列的分析还未曾有过,如上所述,本实验可以更好的了解Boule基因调控其转录的作用机制,为接下来小鼠Boule基因甲基化程度对其表达的影响作基础。

5. 研究计划与进展

研究计划:

1、2016年8月-9月:搜集相关文献资料,认真学习好相关实验知识及技术,和导师交流搜集资料,制定计划书。

2、2016年9月-10月:小鼠睾丸组织DNA提取;启动子区序列扩增。

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