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母猪妊娠11-12天(GD11-12)时,胚胎处于附植前期,在形态学上发生巨大变化,由球形向杆状再向丝状转化。胚胎形态的迅速变化对胚胎存活有着重要影响,而梅山猪GD12时期较低的胚胎死亡率可能是其较高窝产仔数的重要因素之一。成功的附植不仅要求胚胎和子宫的正常发育,更重要的是胚胎发育和子宫孕向发育趋于同步,两者协调一致才能完成附植并维持胎儿发育。前列腺素(prostaglandin,PG)在猪的妊娠建立中起关键作用,抑制PG的合成将导致猪妊娠失败。前列腺素内过氧化物合酶(prostaglandin endoperoxide synthase,PTGS)是催化合成前列腺素的限速酶,PTGS2来源的PG对小鼠胚胎附植具有重要作用,同时PTGS2在排卵、受精、着床、分娩等繁殖过程中也起着重要作用。GD12期间PTGS2子宫内膜的表达显著上调,意味着在GD12期间PTGS2的表达具有重要意义。鉴于PTGS2基因在妊娠建立过程中的重要作用,本研究将其作为影响母猪繁殖性状的重要候选基因,运用启动子活性分析、甲基化、ChIP、超表达、qRT-PCR、Western blot等技术,从转录及转录后调控水平研究PTGS2在母猪子宫内膜的表达调控机制,首次证实PTGS2基因在母猪子宫内膜中主要是通过C/EBP,E-box/CREB及NFκB信号通路进行转录调控;GD12时期PTGS2的低甲基化状态也可能促进其高表达;miR-101的转录后调控可能是PTGS2在二花脸猪(ER)和长大猪(LY)两个品种间子宫内膜组织蛋白表达差异不显著的原因之一。研究结果将有助于进一步了解PTGS2的分子调控机制,有助于深入了解其对母猪繁殖过程的作用机制,进而为探索母猪高产的分子基础提供重要依据。 具体研究结果如下: 1、启动子活性分析表明-154/-22区域对PTGS2基因的转录具有重要作用,且该区域在转录起始位点附近,为该基因的核心启动子区域。对-152~-138和-73~-61区域构建突变重组体的结果表明,-152~-138和-73~-61区域是PTGS2基因在母猪子宫内膜的表达调控中起着重要作用的顺式作用元件,而转录因子C/EBP和E-box/CREB为PTGS2转录的关键因子。 2、启动子甲基化分析结果表明PTGS2基因启动子区在ER和LY GD12的子宫内膜组织甲基化水平极低,部分克隆和CpG位点完全没有被甲基化。母猪子宫内膜PTGS2基因表达量在GD12时期的高表达可能与该基因启动子区低甲基化水平有关。 3、通过共转染pcDNA3.1-NFκB1和P4(-1317/+237)的PTGS2启动子活性极显著高于对照组(P=0.004),表明转录因子NFκB对PTGS2基因的表达具有正调控作用;超表达NFκB两种亚基NFKB1和RelA的后,均能够显著地促进PTGS2的转录,也表明NFκB对PTGS2的转录具有较好的正调控功能。 4、采用ChIP技术,首次证实RelA可通过与PTGS2启动子区-1173位点的NFκB结合位点结合,参与GD12时期母猪子宫内膜PTGS2基因的表达调控,从而促进PTGS2的表达。结合启动子活性分析结果,核心启动子-154/-22区域对PTGS2的表达起基础转录作用,而NFκB则促进PTGS2的表达。 5、经生物信息学预测和Sensor-report载体检测及母猪子宫内膜上皮细胞的超表达,证实miR-101可通过结合PTGS23’UTR位点影响其表达。 6、通过对GD12的ER和LY的PTGS2及相关的因子的差异表达分析表明,PTGS2的mRNA表达量在LY中显著高于ER,但其蛋白表达量在两个品种中差异不显著,且NFκB的mRNA和蛋白表达量在两个品种中也无差异;而LY的miR-101的表达量显著高于ER。因此,miR-101可能是造成PTGS2蛋白表达水平在两品种间差异不显著的原因之一。