鸡FOXL2在卵泡选择与等级卵泡发育中的作用及其机制

Follicular development and follicle selection is the prerequisite of egg laying in chicken. FOXL2 (Forkhead box L2), as a critical transcription factor expressing in chicken granulosa cells, impacts on follicle selection and folliculogenesis and the objective of this project is to study the functions and mechanisms of FOXL2 on follicle selection and development. Firstly, RNA sequencing would be conducted in cultured chicken granulosa cells after over-expressing and/or knock down by siRNA of FOXL2 to obtain the genes affected and accordingly know the biological processes influenced by changing FOXL2, and the signal pathway influenced by FOXL2 and also its functions on follicle selection and folliculogenesis would be postulated. In the same time, the possible targets regulated directly by FOXL2 would be screened by CHIP-seq in chicken genome . The genes, affected by FOXL2 and also been the direct targets of FOXL2, would be mapped in the signal pathways by combining the results of above-mentioned experiments. And the effects of the signal pathways influenced by changing FOXL2 would be verified in both cultured granulosa cells and whole follicles in vitro, beginning from the direct target. Finally this research will confirm the functions and mechanism of FOXL2 in chicken follicle selection and development. The results of this research will be helpful for filling the gap of the roles of FOXL2 in hen’s ovary and provide a basis for perfecting the functions of FOXL2, and pave a new way to improve chicken egg production by using FOXL2.

FOXL2是影响卵泡选择与发育的重要转录因子，在卵泡颗粒细胞中表达；本项目拟研究FOXL2在鸡卵泡选择与等级卵泡发育中的作用及其机制。研究将先在颗粒细胞中过表达或敲减FOXL2后进行RNA-seq获取受影响的基因，了解其在卵泡选择前后的颗粒细胞中影响的生物学过程，阐明其在鸡卵泡选择和发育中的作用，并推测受影响的信号通路；同时通过CHIP-seq在鸡基因组中筛选可能受FOXL2直接调控的基因。结合二者寻找受FOXL2直接调控、且表达量受增减FOXL2影响较大的基因及其所在的通路，以此为起点、在卵泡选择前后的颗粒细胞及整体培养的卵泡中进行功能验证，最终确认FOXL2对鸡卵泡选择及卵泡发育的作用及其（部分）作用机制。本研究的顺利实施有助于填补FOXL2在产蛋鸡卵巢中研究的空缺，为完善FOXL2的功能奠定基础，为利用FOXL2充分挖掘鸡的产蛋潜能提供新思路。

FOXL2是影响卵泡选择与发育的重要转录因子，在卵泡颗粒细胞(GC)中表达；为了揭示 FOXL2 对鸡卵泡GC及卵泡发育的影响，通过敲低GC中的FOXL2研究其总体作用；借助ChIP-Seq筛选FOXL2直接调控的靶基因并对受FOXL2影响的基因进行表达调控研究。研究发现：（1） 敲低 FOXL2 影响GC细胞增殖、DNA 复制和细胞凋亡等生物学过程并影响和细胞周期进程；细胞水平研究验证了上述发现；此外比较FOXL2敲低前后的转录组找到了1309 和 775个上调或下调的DEGs（差异表达基因），FOXL2可能通过介导这些基因及其参与的通路影响GC并在卵泡发育和维持过程中发挥关键作用。（2）ChIP-Seq研究发现FOXL2调控细胞黏附以及细胞骨架等通路相关基因；细胞水平研究确认FOXL2能调节鸡颗粒细胞中9种编码胶原蛋白的基因的表达，过表达FOXL2显著降低不同颗粒细胞中Col4a1的mRNA和蛋白水平，FOXL2 通过与Col4a1基因编码区上游 -640 bp 和 -625 bp 之间的 CAGCAGCACCAGCAG 基序结合直接调控其表达。另外，FOXL2通过RHOA基因上游的TCATCCATCTCT调控该基因的mRNA和蛋白表达并通过RHOA/ROCK通路影响鸡卵泡颗粒细胞细胞骨架形态以及肌动蛋白的解聚状态进而影响鸡卵泡发育。（3）受FOXL2影响的WT1基因mRNA在卵泡选择前后有显著差异，WT1影响 ERK1/2与BRAF的磷酸化水平、抑制CREB蛋白活性进而抑制FSHR, STAR and CYP11A1基因表达降低FSH刺激的GC中P4的分泌。（4）受FOXL2影响的雄激素受体（AR）是鸡卵泡选择与发育中的核心调控因子，敲低AR降低鸡卵巢中的小黄卵泡数量；AR通过鸡特有的基因影响鸡卵泡选择过程，这一作用可能在鸟类中是保守的。（5）FOXL2不能直接调控鸡卵泡合成雌激素的芳香化酶（CYP19A1）基因，这与哺乳动物中的情形完全不同。深入研究发现ESR1、ESR2和NR5A2形成一个功能网络影响鸡卵巢中CYP19A1的表达；另外CYP19A1在鸡性腺/卵巢中和脑中的表达使用不同转录本（不同启动子）；IRF1和SOX2显著上调鸡Cyp19a1脑启动子的活性；而MEF2A显著下调鸡Cyp19a1脑启动子的活性。