AKT1基因启动子甲基化对奶牛乳腺发育与泌乳的作用及其作用机制

DNA methylation is one of the first discovered epigenetic modification ways, which plays an important role in maintaining individual development, genetic imprinting, cell function and occurrence of diseases. Now it is not clear about the relation of DNA methylation and cow mammary gland development and lactation. This study will compare the methylation characters of AKT1 gene promoterbetween different milk quality in lactating and pregnancy mammary glands by BSP (Bisulfite Sequencing PCR) technology. And then we will use cow mammary epithelial cells model to study the effects of DNA methylation on regulating AKT1 expression. Hope to determine the regulatory mechanisms of AKT1 gene promoter methylation on dairy cow mammary gland development and lactation, and from the biological effect's perspective of DNA methylation Epigenetics on cow lactation to further consummate the molecular mechanisms of lactation.

DNA甲基化是最早发现的表观遗传修饰方式之一，它在维持个体正常发育、遗传印记、细胞功能和疾病的发生等方面均发挥着重要的作用，但DNA甲基化对奶牛乳腺发育与泌乳的作用目前尚不清楚。本项研究采用重亚硫酸盐测序技术比较不同乳品质的泌乳期与干乳期奶牛乳腺组织AKT1基因启动子的甲基化特征，分析DNA甲基化对奶牛乳腺发育与泌乳的影响。继而应用奶牛乳腺上皮细胞模型，在细胞水平研究AKT1基因启动子甲基化对奶牛乳腺发育与泌乳的具体生物学作用及其作用机制，从DNA甲基化表观遗传的角度进一步阐明奶牛乳腺发育与泌乳调控的分子机理。

DNA甲基化是最早发现的表观遗传修饰方式之一，它在维持个体正常发育、遗传印记、细胞功能和疾病的发生等方面均发挥着重要的作用，但DNA甲基化对奶牛乳腺发育与泌乳的作用目前尚不清楚。本项研究采用重亚硫酸盐测序技术比较不同乳品质的泌乳期与干乳期奶牛乳腺组织AKT1基因启动子的甲基化特征，分析DNA甲基化对奶牛乳腺发育与泌乳的影响。继而应用奶牛乳腺上皮细胞（BMECs）模型，在细胞水平研究AKT1基因启动子甲基化对奶牛乳腺发育与泌乳的具体生物学作用及其作用机制。.本项目的实验结果显示不同发育时期高、低乳品质奶牛乳腺组织中AKT1基因启动子的甲基化水平存在显著差异。高乳品质的奶牛乳腺组织中，AKT1基因启动子甲基化水平显著低于低乳品质奶牛乳腺组织，初步确定AKT1基因启动子甲基化水平与奶牛乳腺发育、泌乳密切相关，AKT1基因启动子甲基化的低水平状态有助于奶牛乳腺发育和产生高品质的牛乳。.本项目还成功的建立了去甲基化和DNA甲基化BMECs模型，分析了不同处理组细胞中乳蛋白、乳糖、乳脂合成的情况，实验结果显示AKT1基因启动子的甲基化水平对BMECs合成乳蛋白、乳糖和乳脂的能力具有显著的影响，均呈明显的负相关效应，确定了AKT1基因启动子的低甲基化状态有助于促进BMECs的分泌能力。实验进一步分析了DNA甲基化水平对BMECs泌乳功能相关基因AKT1、RPS6KB1、STAT5A、mTOR、CyclinD1表达的影响，实验结果显示DNA去甲基化处理组细胞中与乳腺发育增殖相关的AKT1、CyclinD1及其磷酸化蛋白的表达显著升高；与产乳品质相关的RPS6KB1、STAT5A、mTOR及其磷酸化蛋白的表达均显著升高，而DNA甲基化处理组细胞中这些蛋白及其磷酸化蛋白的表达则均受到明显抑制，表明AKT1基因启动子甲基化水平的高低影响BMECs泌乳功能相关基因的表达，进而影响了BMECs的泌乳功能，进一步证实了DNA甲基化修饰参与了奶牛泌乳调控，与奶牛产乳的乳品质和乳产量高低密切相关，从DNA甲基化表观遗传角度进一步阐明了奶牛乳腺发育与泌乳调控的分子机制，具有重要的科学理论和生产实际意义，为泌乳生物学的调控研究进行了前期的基础研究工作。