Молекулярно-генетический анализ взаимодействия генов, ассоциированных с репродуктивными функциями животных

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.

1. Molecular 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.