Lin28、Lin28B在山羊初情期启动中的作用和机制

Puberty is an important aspect of reproductive performance in livestock and the mechanism of onset of goat puberty is unclear. Recently variations in or near Lin28B was reported to be associated with the timing of puberty in human, and the puberty was delayed in the Lin28 transgenic mice. But there is no report on the action mechanism of the two genes in the onset of puberty. In the present study, the effect and molecular mechanism of Lin28 and Lin28B on the onset of Jining Grey goat puberty will be elucidated. The expression change of the Lin28, Lin28B, let-7 miRNA and reproduction related genes in hypothalamus, pituitary and ovary of the prepubertal and pubertal stages of goat and the expression location and relationship with GnRH neurons in hypothalamus will be analyzed by multiple immunofluorescence labeling; the CpG methylation status of the promoter-exon1-intron1 region of the two genes will be detected by pyrosequencing; and the relationship between genetic variations of Lin28 and Lin28B in sexual precocious and sexual late-maturing goat breeds will be analyzed. The role and molecular mechanism of Lin28 and Lin28B in the onset of puberty will be predicted according to the integrated above-mentioned research results. The results will be meaningful for understanding the mechanism of onset of animal puberty.

初情期是家畜繁殖性能的一个重要方面，目前山羊初情期启动机制尚不清楚。有研究报道Lin28B基因内或附近的遗传变异与女孩青春期年龄有关，Lin28转基因小鼠初情期延迟，但作用机制还不清楚。本项目以济宁青山羊为研究对象，研究Lin28、Lin28B基因在山羊初情期启动中的作用和遗传机制。拟利用多重免疫荧光标记等技术分析Lin28、Lin28B和let-7 miRNA在山羊初情期前后下丘脑、垂体和卵巢中表达变化规律及在下丘脑中与GnRH神经元的关系；采用焦磷酸测序等方法分析Lin28、Lin28B基因启动子-外显子1-内含子1区CpG甲基化状态；分析Lin28、Lin28B基因在性早熟山羊品种和性晚熟山羊品种中的遗传变异与性早熟的关系。综合上述各方面结果，解析Lin28、Lin28B在山羊初情期启动中的功能及作用机制，研究结果对于了解动物初情期的启动机制具有重要意义。

山羊初情期在其繁殖过程中是一个非常重要的阶段，初情期发情行为和生殖激素分泌的研究鲜见报道。Lin28过表达导致小鼠初情期启动延迟，生殖系统发育异常，Lin28B变异与人月经初潮时间有关，但相关功能研究证据较少。Lin28、Lin28B是否在动物初情期启动中起作用？山羊此方面未见报道。本研究以性早熟的济宁青山羊为研究对象，系统观察了其初情期发情行为和规律；分析了初情期重要生殖激素GnRH、FSH、LH、E2、P的分泌规律；比较了幼年期到初情期卵巢、子宫形态和组织学变化；克隆了山羊Lin28、Lin28B基因并分析了基因和蛋白质的结构；分析了Lin28B、let-7b、let-7g、GnRH、FSHβ、LHβ、ESR、PGR基因在生殖轴组织中的表达变化，发现Lin28B在初情期下丘脑表达下调，可能直接或间接抑制GnRH的表达或分泌，并且以一种不依赖let-7b、let-7g的方式，未检测到Lin28B在垂体和卵巢中表达。检测了Lin28蛋白质在生殖轴组织中的表达定位和GnRH蛋白在下丘脑中的定位。检测了Lin28B基因在性早熟山羊品种和性晚熟山羊品种中的变异及与性早熟的关系，发现Lin28B基因3’-UTR区域两个突变位点可能与山羊性早熟有关联。另外对下丘脑进行了转录组测序和甲基化测序，结果尚未分析。本研究系统的研究了济宁青山羊初情期的发情行为和生殖系统发育变化和Lin28、Lin28B基因可能在山羊初情期启动中的作用，为以后进一步研究山羊初情期的启动和Lin28、Lin28B在山羊初情期启动中的作用打下基础，也为人类青春期发育研究提供参考。