miR-184,一种由SREBF2转录激活的卵巢高表达且下调的miRNA,通过诱导SMAD3表达在卵巢颗粒细胞中发挥抗凋亡作用

miR-184, a downregulated ovary-elevated miRNA transcriptionally activated by SREBF2, exerts anti-apoptotic properties in ovarian granulosa cells through inducing SMAD3 expression.

作者信息Baosen Shan, Yangan Huo, Zhennan Guo, Qiqi Li, Zengxiang Pan, Qifa Li, Xing Du
PMID39695116
发布时间2024-12-18
DOI10.1038/s41419-024-07286-1

实验完整度

包含体外细胞实验、卵泡培养、RNA-seq、ChIP、RIP、RNA pull-down、RACE、Luciferase报告基因等多层次证据,并有功能验证和机制验证。

主要模型

猪原代颗粒细胞(DLY母猪) 人颗粒细胞系KGN 人胚肾细胞系HEK-293T 体外培养猪卵泡

重点核对

miR-184 mimics和inhibitor的浓度(50 nM)及转染时间 SMAD3-siRNA和SB431542的处理浓度及时间 BCI-121、ITSA-1和5-AzaC的处理浓度(0.5-100 μM)及时间(48小时) 体外卵泡培养系统的培养条件和处理时间

摘要

卵泡闭锁是女性生育力的主要威胁。miRNA在卵泡闭锁期间的颗粒细胞(GCs)中失调,并已成为卵泡闭锁启动和进展的关键调控因子。然而,下调的卵巢高表达(OE)miRNA及其在卵巢中的生物学功能仍不清楚。本文通过整合组织表达高通量数据和比较转录组分析,系统鉴定了13个下调的OE miRNA,其中miR-184在卵巢中特异性高表达,但在卵泡闭锁期间显著下调。miR-184的水平低也与卵泡闭锁正相关。基于体外GC和卵泡培养系统,我们发现miR-184抑制GC凋亡和卵泡闭锁。机制上,miR-184通过作为saRNA诱导SMAD3转录,并通过直接结合其5'-UTR稳定SMAD3 mRNA,从而促进TGF-β通路活性及其抗凋亡作用。此外,miR-184不依赖宿主基因转录,由SREBF2以H3K4me3依赖的方式激活。比较分析显示,闭锁卵泡GC中SREBF2表达和miR-184启动子上的H3K4me3富集显著减少,这导致卵泡闭锁期间miR-184的下调。此外,miR-184在哺乳动物中的表达模式、功能、靶标和调控机制高度保守且普遍。总之,我们的发现表明,miR-184由SREBF2以H3K4me3依赖的方式转录激活,通过诱导SMAD3表达发挥抗闭锁作用,突出其作为改善卵泡发育、卵巢健康和女性生育力的有前景的调控因子。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
下调的卵巢高表达miRNA(如miR-184)在卵泡闭锁中的生物学功能和调控机制是什么?
核心机制
miR-184通过作为saRNA诱导SMAD3转录,并通过结合SMAD3 mRNA的5'-UTR稳定其mRNA,从而激活TGF-β通路,抑制颗粒细胞凋亡;miR-184转录由SREBF2以H3K4me3依赖方式激活,闭锁时SREBF2表达和H3K4me3富集减少导致miR-184下调。
主要证据
体外GC和卵泡培养实验显示miR-184抑制凋亡;RNA-seq、RT-qPCR、western blot、ChIP、RIP、RNA pull-down、Luciferase报告实验等验证了miR-184对SMAD3的调控机制。
研究意义
揭示下调OE miRNA在颗粒细胞凋亡和卵泡闭锁中的关键作用,为开发改善卵泡发育、卵巢健康和女性生育力的内源性非激素调节剂提供理论基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

鉴定下调的OE miRNA

识别在卵泡闭锁期间下调且在卵巢中高表达的miRNA。

利用9个猪组织的miRNA表达谱鉴定OE miRNA,并结合转录组数据筛选闭锁期间下调的miRNA,通过ROC分析和功能预测选择miR-184。

2

验证miR-184在闭锁卵泡中的表达

确认miR-184在卵泡闭锁中的表达变化及其保守性。

通过RT-qPCR、RNA FISH检测猪卵泡中miR-184表达,并利用公共数据库分析人和其他物种的表达。

3

评估miR-184对颗粒细胞功能的影响

验证miR-184对颗粒细胞凋亡和增殖的作用。

在猪原代GC和KGN细胞中过表达或敲低miR-184,通过形态学观察、FACS、TUNEL、ELISA、CCK-8、EdU等检测凋亡和增殖。

4

鉴定miR-184的功能靶基因SMAD3

确定介导miR-184抗凋亡作用的关键靶基因。

通过RNA-seq分析miR-184抑制后的DEGs,结合生信分析和共表达网络确定SMAD3为候选,并验证miR-184对SMAD3表达和TGF-β通路的影响。

5

研究miR-184调控SMAD3的分子机制

阐明miR-184如何调控SMAD3转录和mRNA稳定性。

通过RACE鉴定SMAD3启动子,构建WT/MUT报告载体进行Luciferase实验,ChIP验证AGO2结合,RNA pull-down和RIP验证miR-184与SMAD3 mRNA结合,ActD chase实验检测mRNA稳定性。

6

揭示miR-184下调的调控机制

阐明闭锁期间miR-184下调的转录调控机制。

通过启动子截短分析确定核心启动子,预测并验证SREBF2结合位点,使用抑制剂处理GC检测miR-184表达和组蛋白修饰变化,并比较健康与闭锁卵泡中SREBF2和H3K4me3水平。

7

验证miR-184对卵泡发育的影响

在离体卵泡水平确认miR-184的抗闭锁作用。

在体外培养的猪卵泡中过表达或敲低miR-184,观察卵泡形态变化,并检测内部GC的凋亡相关指标和SMAD3表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM/F12培养基----
胎牛血清Gibco10099
青霉素-链霉素Gibco15140
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL13778
转化生长因子-β1NovoproteinP01137
SB431542SelleckS1067
5-氮杂胞苷Yeasen53160ES50
BCI-121MCEHY-21972
ITSA-1MCEHY-100508
TRIzol试剂VazymeR411
HiScript III第一链cDNA合成试剂盒VazymeR312
AceQ qPCR SYBR Green PCR预混试剂盒VazymeQ111
QuantStudio7实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
Annexin V-FITC和碘化丙啶VazymeA211-01
TUNEL凋亡试剂盒ElabscienceE-CK-A32
CCK-8溶液VazymeA311-01
BeyoClick™ EdU-488细胞增殖检测试剂盒APExBIOK1076
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0012
ECL化学发光液VazymeE423
化学发光成像系统Bio-Rad--
SMAD3抗体Sangon BiotechD155234
磷酸化SMAD3抗体Sangon BiotechD155153
TGF-β1抗体Biossbs-0086R
TGFBR2抗体Santa Cruzsc-400
SMAD4抗体Santa Cruzsc-1909R
SMAD7抗体Sangon BiotechD160746
AGO2抗体ABclonalA6023
SREBF2抗体Proteintech28212-1-AP
GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
H3K4me2抗体Cell Signaling Technology9725
H3K9Ac抗体Cell Signaling Technology9649
H3K4me3抗体Proteintech91264
IgG抗体Santa Cruzsc-2358
SMARTer RACE 5′/3′试剂盒Clontech Laboratories Inc.634858
pClone007载体TsingkeTSV-007BS
链霉亲和素磁珠SangonD112005
Protein A磁珠Invitrogen10008D
pGL3-Basic载体PromegaE1751
pGL3-promoter载体PromegaE1761
pmirGLO载体PromegaE1330
Trelief® SoSoo克隆试剂盒TsingKeTSV-S2
双荧光素酶报告基因试剂盒PromegaE1910
雌二醇检测试剂盒BNIBTARE-8800
孕酮检测试剂盒--FRE-2500
Caspase3活性检测试剂盒BeyotimeC1116

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养与转染
细胞类型(猪原代GC、KGN、HEK-293T)、培养基(DMEM/F12或DMEM)、FBS浓度(10%)、PS浓度(1%)、转染试剂(Lipofectamine 3000)、转染量(3.2 μg质粒或50 nM寡核苷酸)、培养条件
阅读提示:见Methods:Cell culture and treatment
药物处理
TGF-β1、SB431542、5-AzaC、BCI-121、ITSA-1的浓度和处理时间
阅读提示:见Methods:Cell culture and treatment
凋亡检测
Annexin V-FITC和PI染色时间(15分钟)、TUNEL实验步骤、Caspase3活性检测条件(37°C孵育1.5小时)
阅读提示:见Methods:Apoptosis detection 和 E2, P4, and Caspase3 activity detection
增殖检测
CCK-8实验细胞密度(2000/孔)、孵育时间(2小时);EdU实验细胞密度(10,000/盖玻片)
阅读提示:见Methods:Proliferation analysis
基因表达检测
RNA提取试剂、反转录试剂盒、qPCR试剂、引物序列、内参基因(GAPDH、U6)、计算方法(2−∆∆CT)
阅读提示:见Methods:RNA extraction and reverse transcription quantitative PCR (RT-qPCR) 及附表S4
蛋白质检测
抗体种类及稀释比例、内参蛋白(GAPDH)、ECL检测
阅读提示:见Methods:Immunoblotting
启动子活性检测
报告基因载体构建、突变位点、双荧光素酶检测方法
阅读提示:见Methods:Luciferase reporter assay 和 Plasmids construction
RNA稳定性实验
ActD浓度(10 μg/mL)及处理时间(2、4、6小时)
阅读提示:见Methods:RNA polymerase II inhibitor ActD chase assay