NT-4通过调节PLC-γ活性影响牛精子线粒体活性的机制研究

In the field, Lots of bulls are infertile for their low sperm motility. For ATP is generated in mitochondrion and is the power of sperm movement, it is crucial to study the factors affecting the normal function of mitochondrion, which is important for the molecular breeding of bulls and cure of the infertile bull.Neurotroph-4(NT-4) and its receptor TrkB was first discovered in bovine sperm by our lab.NT-4 can increase the mitochondrial membrane potential (MMP).In our preliminary research, we demonstrated that Transient Receptor Potential canonical 3 (TRPC3) and PLC-γ were present in bovine sperm, both of which have been demonstrated could interact with TrkB and modulate the concentration of calcium in the neuron cells. Based on these results, we designed the project to study wether NT-4 can induce the increase of PLC-γ activity in the mitochondrion of bovine sperm.Meanwhile, the mechanism of the NT-4/TrkB affecting the activition of TRPC3 through regulate the acitivty of PLC-γ, and finally affect the mitochondrial activity of bivne sperm were aloso studied.These studies will provide new insights and theory in the role of NT-4 in bovine sperm.

在养牛生产中，种公牛常常因为精子活力低下而被淘汰。线粒体产生的ATP是精子运动的能量来源，因此，探索影响牛精子线粒体活性的因素及其作用机制，对种公牛分子育种及不育公牛的靶向治疗具有重要的科学意义与应用价值。本课题组首次发现牛精子线粒体上存在神经营养因子4（NT-4）及酪氨酸激酶受体B（TrkB），且NT-4通过与TrkB结合提高牛精子线粒体膜电位（MMP）。在预实验中，我们还在牛精子线粒体上发现了磷酸脂酶C-γ（PLC-γ）及其作用的靶标瞬时受体电位阳离子通道3（TRPC3）,二者参与TrkB调节的神经细胞内钙离子流动。据此，本课题拟在明确NT-4/TrkB与PLC-γ之间的互作及其对PLC-γ活性影响的基础上，进一步探讨NT-4通过调节PLC-γ活性进而激活 TRPC3离子通道，最终影响牛精子活性的机制，为揭示NT-4影响牛精子功能的机制提供理论依据。

在养牛生产中，种公牛常常因为精子活力低下而被淘汰。线粒体产生的ATP是精子运动的能量来源，因此，探索影响牛精子线粒体活性的因素及其作用机制，对种公牛分子育种及不育公牛的靶向治疗具有重要的科学意义与应用价值。本课题组首次发现牛精子线粒体上存在神经营养因子4（NT-4）及酪氨酸激酶受体B（TrkB），且NT-4通过与TrkB结合提高牛精子线粒体膜电位（MMP）。因此，研究NT-4调节牛精子的线粒体活性具有重要意义。本项目的研究结果表明：牛精子线粒体上有磷酸脂酶C-γ（PLC-γ）及其作用的靶标瞬时受体电位阳离子通道3（TRPC3），利用免疫共沉淀的方法确定了牛精子线粒体上NT-4/TrkB 与PLC-γ间存在互作。NT-4可以通过与牛精子线粒体外膜上TrkB结合后提高PLC-γ活性，并对其下游的信号分子DAG活性有显著影响。此外，NT-4激活PLC-γ后，TRPC3可介导引起牛精子内Ca2+和MMP水平的提高。精子运动能力研究发现， NT-4/TrkB-PLC-γ-TrPC3通路可以影响精子的鞭打频率进而影响精子的运动速度。以上研究结果初步揭示了NT-4调节精子功能的作用机制，可以为精液冷冻液开发提供参考，甚至可以为人的弱精症的治疗具有指导意义。