自然受孕過程中卵管對配子和胚胎的多組學分析及機器學習預測

핵심 개념

卵管在受孕和胚胎發育過程中會根據時間和空間動態調整其基因表達和蛋白質生產,以適應精子和胚胎的存在。

초록

這項研究利用多組學方法(bulk RNA-seq、scRNA-seq和蛋白質組學)深入分析了小鼠卵管在自然受孕過程中的轉錄和蛋白質組學變化。主要發現包括:

1. 在受孕後0.5天,卵管近端區域(輸卵管峽部和子宮輸卵管交界處)出現強烈的炎症反應,可能是由於精子的存在。這種炎症反應隨後在1.5天時被抑制,可能為了適應胚胎的存在。

2. 在1.5-2.5天,卵管近端區域出現代謝基因的上調,可能為發育中的胚胎提供營養支持。

3. 蛋白質組學分析顯示,自然受孕和超排卵條件下卵管分泌蛋白的組成存在差異。

4. 利用轉換器模型整合轉錄組和蛋白質組學數據,可以預測影響蛋白質表達的關鍵轉錄因子。

綜上所述,卵管在受孕和胚胎發育過程中表現出時空動態的適應性,以支持精子、卵子和胚胎的生存。這項研究為進一步了解卵管的適應性機制提供了重要基礎。

통계

卵管近端區域在受孕後0.5天出現顯著上調的基因包括參與炎症反應、中性粒細胞遷移和趨化的基因。
卵管近端區域在受孕後1.5天出現顯著下調的基因包括參與細胞對細胞因子的反應、對干擾素-γ的反應和對脂多糖的反應的基因。
卵管分泌蛋白在受孕0.5天和超排卵0.5天時存在111個差異表達蛋白,這些蛋白參與中性粒細胞脫粒和先天免疫系統等通路。

인용구

"在受孕後0.5天,卵管近端區域出現強烈的炎症反應,可能是由於精子的存在。"
"在1.5-2.5天,卵管近端區域出現代謝基因的上調,可能為發育中的胚胎提供營養支持。"
"利用轉換器模型整合轉錄組和蛋白質組學數據,可以預測影響蛋白質表達的關鍵轉錄因子。"

핵심 통찰 요약

Multi-omics analyses and machine learning prediction of oviductal responses in the presence of gametes and embryos

by Finnerty,R. ... 게시일 www.biorxiv.org 06-15-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.13.598905v1

더 깊은 질문

卵管在受孕過程中的炎症反應是否對胚胎發育有影響?

卵管在受孕過程中的炎症反應確實對胚胎發育有顯著影響。根據研究，當精子進入卵管後，卵管會在0.5天後出現強烈的促炎症反應，這一反應主要由卵管的分泌上皮細胞調控。這些促炎症的基因表達上調，涉及細胞因子刺激、嗜中性白血球遷移及其他免疫反應，這些反應可能有助於清除外來的精子，並為胚胎的成功植入創造一個適宜的微環境。隨著胚胎的發展，卵管的炎症反應會逐漸轉變為抗炎症狀態，這一過程有助於促進胚胎的存活和發育。因此，卵管的炎症反應不僅是對精子的反應，也在胚胎發育的早期階段中扮演著重要的調節角色。

超排卵條件下卵管分泌蛋白的變化是否會影響胚胎的發育潛力?

超排卵條件下卵管分泌蛋白的變化會顯著影響胚胎的發育潛力。研究顯示，在超排卵的情況下，卵管腔內的蛋白質表達模式與自然受精的情況相比，會出現顯著的差異。這些差異可能導致卵管分泌的營養物質和信號分子改變，進而影響胚胎的代謝環境和發育潛力。具體而言，超排卵會促進卵管分泌更多的促炎症蛋白，這可能會對胚胎的發育造成不利影響，因為過度的炎症反應可能會干擾胚胎的正常發育過程。因此，卵管在超排卵條件下的蛋白質變化，可能會對胚胎的發育潛力產生負面影響，進而影響其植入和生長的成功率。

卵管如何感知和適應不同類型的胚胎(體外受精、體細胞核移植等)的存在?

卵管能夠通過多種機制感知和適應不同類型的胚胎，包括體外受精（IVF）和體細胞核移植（SCNT）胚胎。研究表明，卵管的基因表達會根據胚胎的來源而有所不同，這表明卵管具有高度的適應性。當卵管感知到不同類型的胚胎時，會調整其分泌的蛋白質和細胞因子，以適應這些胚胎的需求。例如，卵管可能會對來自體外受精的胚胎產生不同的免疫反應，這是因為這些胚胎的發育潛力和基因組成可能與自然受精的胚胎有所不同。此外，卵管的分泌上皮細胞在這一過程中扮演著關鍵角色，通過調節促炎和抗炎的基因表達，來維持胚胎的生存環境。因此，卵管的感知和適應能力對於不同類型胚胎的成功發育至關重要。