整合的DIA蛋白质组学和转录组学技术揭示了云上黑山羊在发情周期中子宫多产性的分子机制

《BMC Genomics》：Integrated DIA proteomics and transcriptomics unravel molecular mechanisms of uterine prolificacy in Yunshang Black goats during the estrous cycle

通过整合蛋白质组和转录组分析揭示山羊子宫高效繁殖力的分子机制，发现松质素信号通路在卵泡期激活促进子宫重塑，萜类骨架生物合成途径在黄体期增强支持代谢和激素信号。关键蛋白模块及IDH2、MTHFD2等核心蛋白与高繁殖力显著相关。

　　

摘要

背景

子宫是哺乳动物繁殖的关键器官，通过调控胚胎着床、胎盘发育、胎儿营养和分娩过程直接决定繁殖成功率。然而，在发情周期的不同阶段，调控子宫高繁殖力的分子机制仍不清楚。本研究旨在通过整合蛋白质组学和转录组学分析来阐明山羊繁殖力的遗传调控机制。

结果

选取20只健康的云上黑山羊（2-3岁，体重52.22±0.43公斤），在卵泡期（FH和FL，每组5只）和黄体期（LH和LL，每组5只）将其分为高繁殖力和低繁殖力两组。利用数据独立采集（DIA）质谱技术，我们测定了4,455种蛋白质。加权基因共表达网络分析（WGCNA）发现lightcyan模块与黄体期的高繁殖力高度相关，其中核心蛋白包括IDH2、PSAT1、MDH1、UBQLN1、RPLP1、SEC23B、RAD23B、PSPH和MTHFD2。此外，在卵泡期与黄体期、黄体期与妊娠期的比较中分别检测到125种和183种差异表达蛋白（DAPs）。与运输活动密切相关的生物粘附过程参与了子宫功能，关键蛋白如PKP4、COL4A1、LPCAT4、ARRB1、SERPINA5、CDK9和HDAC7被认为对胚胎-子宫通讯至关重要。整合转录组学和蛋白质组学分析显示，在卵泡期 relaxin 信号通路显著上调，这可能促进子宫组织重塑、细胞外基质降解和血管生成，从而为胚胎着床做好准备。在黄体期，观察到萜类骨架生物合成通路的活性增强，这可能表明胆固醇和类固醇激素前体的产生增加，有助于满足子宫的代谢需求并支持受孕前的类固醇信号传导。

结论

我们的研究发现表明，特定的蛋白质共表达模块和核心蛋白与山羊的高繁殖力密切相关。包括 relaxin 信号通路和萜类骨架生物合成在内的关键通路的阶段特异性激活，可能反映了发情周期中子宫的动态分子重编程。本研究为云上黑山羊的高繁殖力提供了分子机制的见解。然而，这些发现基于蛋白质组学和转录组学数据，需要进一步的实验验证来确认因果关系。