vestngauВестник университета биотехнологийVestnik University of biotechnologiy3033-8433Publishing Centre “Zolotoy Kolos” of Novosibirsk State Agrarian University10.31677/2072-6724-2025-74-1-170-176vestngau-2531Research ArticleВЕТЕРИНАРИЯ, ЗООТЕХНИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯVETERINARY, ANIMAL SCIENCES AND BIOTECHNOLOGYМолекулярно-генетический анализ взаимодействия генов, ассоциированных с репродуктивными функциями животныхMolecular genetic analysis of the interaction of genes associated with reproductive functions of animalsКлимановаЕ. А.KlimanovaE. A.

научный сотрудник

Новосибирск

research assistant

Novosibirsk

kateri2403@mail.ruАлександроваД. А.AlexandrovaD. A.

аспирант

Новосибирск

PhD student

Novosibirsk

КочневН. Н.KochnevN. N.

доктор биологических наук, профессор

Новосибирск

doctor of biological Sc., professor

Novosibirsk

Новосибирский государственный аграрный университетРоссияNovosibirsk state agrarian universityRussian Federation20251604202501170176Copyright © Климанова Е.А., Александрова Д.А., Кочнев Н.Н., 20252025Климанова Е.А., Александрова Д.А., Кочнев Н.Н.Klimanova E.A., Alexandrova D.A., Kochnev N.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestngau.elpub.ru/jour/article/view/2531

Данное исследование посвящено анализу взаимодействия трех генов – BMP-15 (костный морфогенетический белок 15), BMPR-IB (рецептор костного морфогенетического белка типа IB) и GDF-9 (фактор роста и дифференцировки 9) – в регуляции ключевых процессов репродуктивной функции млекопитающих. Эти гены играют ключевую роль в фолликулогенезе и овуляции, влияя на рост и развитие фолликулов, созревание яйцеклеток и синтез стероидных гормонов. Нарушения в функционировании этих генов приводят к различным репродуктивным расстройствам, включая снижение фертильности и бесплодие. Цель исследования – определить функциональные взаимосвязи между этими тремя генами и выявить их потенциальные взаимодействия с другими генами и белками с использованием открытых баз данных, дающих информацию о возможных генных и белок-белковых взаимодействиях. Исследование проводилось на примере взаимодействия данных генов у человека и овец. Анализ данных показал, что гены BMP-15, BMPR-IB и GDF-9 взаимосвязаны. Их взаимодействие образует сложную сеть сигнальных путей, регулирующих различные репродуктивные функции. Использование биоинформатических методов позволило выявить потенциальные взаимодействия этих генов с другими генами и белками, что способствует более глубокому пониманию механизмов регуляции фолликулогенеза и овуляции. Дальнейшие исследования, направленные на более детальное изучение этих взаимодействий, можно использовать при разработке новых стратегий лечения бесплодия и улучшения репродуктивных характеристик сельскохозяйственных животных. Более того, изучение их роли в других биологических процессах может раскрыть новые аспекты их функционирования и имеет важное значение, связанное с пониманием генетических механизмов формирования признаков и их проявления в онтогенезе.

This study analyzes the interactions of three genes – BMP-15 (bone morphogenetic protein 15), BMPR-IB (bone morphogenetic protein receptor type IB) and GDF-9 (growth and differentiation factor 9) – in regulating key processes of mammalian reproductive function. These genes play a key role in folliculogenesis and ovulation, affecting the growth and development of follicles, maturation of eggs and the synthesis of steroid hormones. Disruptions in the functioning of these genes lead to various reproductive disorders, including decreased fertility and infertility. The aim of the study was to determine the functional relationships between these three genes and identify their potential interactions with other genes and proteins using open databases providing information on possible gene and protein-protein interactions. The study was conducted using the interaction of these genes in humans and sheep as an example. Data analysis showed that the BMP-15, BMPR-IB and GDF-9 genes are interconnected. Their interaction forms a complex network of signaling pathways that regulate various reproductive functions. The use of bioinformatics methods has made it possible to identify potential interactions of these genes with other genes and proteins, which contributes to a deeper understanding of the mechanisms of regulation of folliculogenesis and ovulation. Further studies aimed at a more detailed study of these interactions can be used in the development of new strategies for treating infertility and improving the reproductive characteristics of farm animals. Moreover, the study of their role in other biological processes can reveal new aspects of their functioning and is of great importance associated with understanding the genetic mechanisms of the formation of traits and their manifestation in ontogenesis.

геныбелок-белковые взаимодействиясигнальные путифертильностьовцыgenesprotein-protein interactionssignaling pathwaysfertilitysheepReferencesMolecular forms of BMP15 and GDF9 in mammalian species that differ in litter size / G.W. Swinerd, A.A. Alhussini, S. Sczelecki [et al.] // Sci. Rep. – 2023. – № 13(1). – P. 22428. – DOI: 10.1038/s41598-023-49852-1.Swinerd G.W., Alhussini A.A., Sczelecki S., Heath D., Mueller T.D., McNatty K.P., Pitman J.L., Molecular forms of BMP15 and GDF9 in mammalian species that differ in litter size, Sci. Rep, 2023, No. 13(1), pp. 22428, DOI: 10.1038/s41598-023-49852-1.Климанова Е.А., Коновалова Т.В. Полиморфизм локуса ВМР-15 у овец романовской породы в условиях Западной Сибири // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). – 2023. – № 2(67). – С. 197–204. – DOI: 10.31677/2072-6724-2023-67-2-197-204.Klimanova E.A., Konovalova T.V., Vestnik NGAU, 2023, No. 2(67), pp. 197–204, DOI: 10.31677/2072-6724-2023-67-2-197-204. (In Russ)Novel Variants in GDF9 gene affect promoter activity and litter size in Mongolia sheep / B. Tong, J. Wang, Z. Cheng [et al.] // Genes (Basel). – 2020. – № 11(4). – P. 375. – DOI: 10.3390/genes11040375.Tong B., Wang J., Cheng Z., Liu J., Wu Y., Li Y., Bai C., Zhao S., Yu H., Li G., Novel Variants in GDF9 gene affect promoter activity and litter size in Mongolia sheep, Genes (Basel), 2020, No. 11(4), pp. 375, DOI: 10.3390/genes11040375.Eukaryotic expression, Co-IP and MS identify BMPR-1B protein-protein interaction network / J. Jia, J. Jin, Q. Chen [et al.] // Biol. Res. – 2020. – № 53(1). – P. 24. – DOI: 10.1186/s40659-020-00290-7.Jia J., Jin J., Chen Q., Yuan Z., Li H., Bian J., Gui L., Eukaryotic expression, Co-IP and MS identify BMPR-1B protein-protein interaction network, Biol. Res., 2020, No. 53(1), pp. 24, DOI: 10.1186/s40659-020-00290-7.Климанова Е.А., Коновалова Т.В., Кочнев Н.Н. Полиморфизм локуса ВМРR-IB у овец романовской породы в условиях Кузбасса // Зоотехния. – 2024. – № 1. – С. 15–17. – DOI: 10.25708/ZT.2023.56.90.005.Klimanova E.A., Konovalova T.V., Kochnev N.N., Zootekhniya, 2024, No. 1, pp. 15–17, DOI: 10.25708/ZT.2023.56.90.005. (In Russ)Распределение генотипов по локусу гена дифференциального фактора роста 9 (GDF-9) в популяции овец романовской породы / Е.А. Климанова, Т.В. Коновалова, О.С. Короткевич [и др.] // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). – 2024. – № 3(72). – С. 196–204. – DOI: 10.31677/2072-6724-2024-72-3-196-204.Klimanova E.A., Konovalova T.V., Korotkevich O.S., Petukhov V.L., Vestnik NGAU, 2024, No. 3(72), pp. 196–204, DOI: 10.31677/2072-6724-2024-72-3-196-204. (In Russ)Климанова Е.А. Количество лейкоцитов в крови овец романовской породы с учетом полиморфизма в гене ВМР-15 // Роль аграрной науки в устойчивом развитии сельских территорий: сб. IX Всерос. (нац.) науч. конф. с междунар. участием, Новосибирск, 20 декабря 2024 г. – Новосибирск: ИЦ НГАУ «Золотой колос», 2024. – С. 345–348.Klimanova E.A., Rol’ agrarnoi nauki v ustoichivom razvitii sel’skikh territorii (The role of agricultural science in sustainable development of rural areas), 2024, Novosibirsk: NGAU «Zolotoi kolos», 2024, pp. 345–348. (In Russ)GDF9 concentration in embryo culture medium is linked to human embryo quality and viability / J. Li, C. Li, X. Liu [et al.] // J. Assist. Reprod. Genet. – 2022. – № 39 (1). – P. 117–125. – DOI: 10.1007/s10815-021-02368-x.Li J., Li C., Liu X., Yang J., Zhang Q., Han W., Huang G., GDF9 concentration in embryo culture medium is linked to human embryo quality and viability, J. Assist. Reprod. Genet, 2022, No. 39 (1), pp. 117–125, DOI: 10.1007/s10815-021-02368-x.A 5-methylcytosine site of growth differentiation factor 9 (GDF9) gene affects its tissue-specific expression in sheep / Z. Pan, X. Wang, R. Di [et al.] // Animals (Basel). – 2018. – № 8(11). – P. 200. – DOI: 10.3390/ani8110200.Pan Z., Wang X., Di R., Liu Q., Hu W., Cao X., Guo X., He X., Lv S., Li F., Wang H., Chu M., A 5-methylcytosine site of growth differentiation factor 9 (GDF9) gene affects its tissue-specific expression in sheep, Animals (Basel), 2018, No. 8(11), pp. 200, DOI: 10.3390/ani8110200.Detection of genetic variations in the GDF9 and BMP15 genes in Kazakh meat-wool sheep / M. Amandykova, Z. Orazymbetova, T. Kapassuly [et al.] // Arch. Anim. Breed. – 2023. – № 66(4). – P. 401–409. – DOI: 10.5194/aab-66-401-2023.Amandykova M., Orazymbetova Z., Kapassuly T., Kozhakhmet A., Khamzina S., Iskakov K., Dossybayev K., Detection of genetic variations in the GDF9 and BMP15 genes in Kazakh meat-wool sheep, Arch. Anim. Breed, 2023, No. 66(4), pp. 401–409, DOI: 10.5194/aab-66-401-2023.Single base editing system mediates site-directed mutagenesis of genes GDF9 and FecB in Ouler Tibetan sheep / Y. Zhao, Y. Zhang, R. Yu [et al.] // Sheng Wu Gong Cheng Xue Bao. – 2023. – № 39(1). – P. 204–216. – DOI: 10.13345/j.cjb.220427.Zhao Y., Zhang Y., Yu R., Wu Y., Chen Y., Zhao R., Zhang C., Su J., Single base editing system mediates site-directed mutagenesis of genes GDF9 and FecB in Ouler Tibetan sheep, Sheng Wu Gong Cheng Xue Bao, 2023, No. 39(1), pp. 204–216, DOI: 10.13345/j.cjb.220427.BMP15 regulates the inhibin/activin system independently of ovulation rate control in sheep / A. Estienne, B. Lahoz, P. Jarrier [et al.] // Reproduction. – 2017. – № 153(4). – P. 395–404. – DOI: 10.1530/REP-16-0507.Estienne A., Lahoz B., Jarrier P., Bodin L., Folch J., Alabart J.L., Fabre S., Monniaux D., BMP15 regulates the inhibin/activin system independently of ovulation rate control in sheep, Reproduction, 2017, No. 153(4), pp. 395–404, DOI: 10.1530/REP-16-0507.An investigation of the effects of BMPR1B, BMP15, and GDF9 genes on litter size in Ramlıç and Dağlıç sheep / K. Çelikeloğlu, M. Tekerli, M. Erdoğan [et al.] // Arch. Anim. Breed. – 2021. – № 64(1). – P. 223–230. – DOI: 10.5194/aab-64-223-2021.Çelikeloğlu K., Tekerli M., Erdoğan M., Koçak S., Hacan Ö., Bozkurt Z., An investigation of the effects of BMPR1B, BMP15, and GDF9 genes on litter size in Ramlıç and Dağlıç sheep, Arch. Anim. Breed, 2021, No. 64(1), pp. 223–230, DOI: 10.5194/aab-64-223-2021.Detection of novel variations related to litter size in BMP15 gene of luzhong mutton sheep (Ovis aries) / R. Di, F. Wang, P. Yu [et al.] // Animals (Basel). – 2021. – № 11(12). – P. 3528. – DOI: 10.3390/ani11123528.Di R., Wang F., Yu P., Wang X., He X., Mwacharo J.M., Pan L., Chu M., Detection of novel variations related to litter size in BMP15 gene of luzhong mutton sheep (Ovis aries), Animals (Basel), 2021, No. 11(12), pp. 3528, DOI: 10.3390/ani11123528.Study on the correlation between BMPR1B protein in sheep blood and reproductive performance / X. Zhang, L. Zhang, W. Sun [et al.] // J. Anim. Sci. – 2020. – № 98(5). – P. 100. – DOI: 10.1093/jas/skaa100.Zhang X., Zhang L., Sun W., Lang X., Wu J., Zhu C., Jia J., Jin J., La Y., Casper D.P., Study on the correlation between BMPR1B protein in sheep blood and reproductive performance, J. Anim. Sci., 2020, No. 98(5), pp. 100, DOI: 10.1093/jas/skaa100.Genome-wide survey of human alternative pre-mRNA splicing with exon junction microarrays / J.M. Johnson, J. Castle, P. Garrett-Engele [et al.] // Science. – 2003. – № 302(5653). – P. 2141–2144. – DOI: 10.1126/science.1090100.Johnson J.M., Castle J., Garrett-Engele P., Kan Z., Loerch P.M., Armour C.D., Santos R, Schadt E.E., Stoughton R., Shoemaker D.D., Genome-wide survey of human alternative pre-mRNA splicing with exon junction microarrays, Science, 2003, No. 302(5653), pp. 2141–2144, DOI: 10.1126/science.1090100.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.