STAT2/SMAD3-TGFB2/IGFBP5通路调控鸡卵泡闭锁中颗粒细胞退化的分子机制

本研究针对鸡卵泡闭锁导致产蛋性能下降的关键问题，通过单细胞转录组测序（scRNA-Seq）结合DNA pull-down和质谱分析，揭示了STAT2和SMAD3转录因子通过激活TGFB2/IGFBP5通路协同调控颗粒细胞（GCs）退化的分子机制，为延长产蛋周期提供了新靶点。

　　

研究背景与意义

在禽类养殖业中，卵泡闭锁是限制母鸡产蛋性能和缩短产蛋周期的关键因素。颗粒细胞（Granulosa cells, GCs）作为卵泡功能的核心执行者，其退化被认为是卵泡闭锁的始动环节。尽管既往研究揭示了TGF-β（转化生长因子-β）和IGFBP（胰岛素样生长因子结合蛋白）家族在卵泡发育中的作用，但调控GCs命运决定的关键基因及其上游信号网络仍不明确。中国农业大学张文武团队在《Poultry Science》发表的研究，首次通过多组学联用技术解析了STAT2/SMAD3-TGFB2/IGFBP5通路在鸡卵泡闭锁中的协同调控机制。

关键技术方法

研究采用黄羽鸡卵泡样本，通过单细胞调控网络推断（SCENIC）分析既往scRNA-Seq数据筛选关键转录因子；构建TGFB2和IGFBP5启动子荧光报告载体验证活性；利用DNA pull-down联合质谱鉴定启动子结合蛋白；结合qRT-PCR验证基因表达模式。

研究结果

1. SCENIC揭示GCs退化期的关键转录因子

通过分析小卵泡（SWF）、闭锁卵泡（AF）等5类GCs亚群，发现SMAD3在GCs-ⅣⅣ（退化前亚型）中 regulon评分最高，其靶基因富集于TGF-β、MAPK等通路，提示SMAD3可能通过促纤维化过程驱动GCs退化。

2. 启动子活性验证与互作蛋白筛选

成功克隆TGFB2（-2025/+258）和IGFBP5（-2048/+43）启动子区域，荧光报告实验证实其具有转录活性。DNA pull-down质谱鉴定出STAT2特异性结合TGFB2启动子，而STAT2和SMAD3共同结合IGFBP5启动子。

3. 通路协同调控机制

qRT-PCR显示STAT2、TGFB2、SMAD3和IGFBP5在闭锁卵泡GCs中表达显著上调。研究提出STAT2通过双重路径调控GCs退化：直接激活IGFBP5转录，以及通过TGFB2-SMAD3级联间接增强IGFBP5表达，形成JAK/STAT与TGF-β/SMAD通路的交叉对话。

结论与意义

该研究首次阐明STAT2作为TGFB2和IGFBP5的共同上游调控因子，与SMAD3协同触发GCs纤维化样退化程序。这一发现不仅为卵泡闭锁的分子机制提供了新视角，更为通过靶向干预STAT2/SMAD3通路延长产蛋周期提供了理论依据。研究采用的"单细胞组学+蛋白质互作"策略也为家禽繁殖力研究建立了范式。未来需进一步开发鸡特异性转录因子数据库，并验证STAT2/SMAD3家族其他成员的功能。