miR-26a/PDHX甲基化模式对猪精子代谢和活力的影响

It was reported that miR-26a is associated with sperm motility. Our previous works have found that miR-26a can directly bind to 3'-UTR of PDHX, and affect PDHX expression and sperm motility, which is speculated to be involved in sperm metabolism. PDHX, encoded E3BP subunit of pyruvate dehydrogenase complex (PDHc), plays a key role in catalyzing pyruvate into acetyl-CoA, and links glycolysis and subsequent citric acid cycle and oxidative phosphorylation pathway. The effects and mechanism of miR-26a/PDHX pathway on sperm metabolism and motility remain unknown. Thus, based on our previous works, we will further determine the expression level of miR-26a/PDHX in sperm with different location of the epididymis and under different liquid storage conditions. Then, the methylation patterns of miR-26a/PDHX and interaction with boar sperm metabolism and sperm viability will be further explored to reveal the metabolic pathway of porcine sperm. The results will further benefit to clarify the pig sperm metabolism pathway, and provides important theoretical and practical value for improvement and optimization of pig semen liquid storage or freezing extender to improve the farrowing rate and litter size after artificial insemination..

研究表明，miR-26a表达水平与精子活力相关。前期工作发现，miR-26a可直接靶控PDHX表达影响精子活力，与精子代谢相关。PDHX编码丙酮酸脱氢酶复合体PDHc中的E3BP亚基，在催化丙酮酸脱羧成为乙酰辅酶A过程中扮演关键角色，连接糖酵解和后续柠檬酸循环和氧化磷酸化途径。miR-26a/PDHX途径影响精子代谢和活力及其机制的研究未见报道。本研究在前期工作基础上进一步检测miR-26a/PDHX在附睾不同部位和不同保存条件精子中的表达、miR-26a/PDHX甲基化模式对猪精子代谢和活力的影响，阐明猪精子常温保存过程中的代谢途径。研究的结果将为进一步揭示猪精子代谢模式和途径、改善和优化猪精液稀释液从而提高猪受胎率和窝产仔数等具有重要的理论和实践参考价值。

猪精子代谢的确切途径尚存在争议。在生产实践中，不同的稀释液及添加成分对精子代谢的影响不同，导致精子保存的时间及维持精子活力、受精力的时间也存在极大的差异。因此，如何长期保存猪精子并维持其正常的活力、受精能力等，成为当前养猪生产中亟待解决的关键问题。研究表明，猪精子代谢与精子活力和受精能力等密切相关。前期研究发现，miR-26a可直接靶控PDHX表达影响精子代谢，从而调控精子活力，但miR-26a/PDHX途径影响精子代谢和活力及其调控机制的研究尚不清楚。本研究通过检测miR-26a/PDHX在附睾不同部位和不同保存条件精子中的表达、抑制精子代谢或代谢中间产物对精子功能和miR-26a/PDHX甲基化水平和表达的影响、miR-26a基因启动子区域甲基化状态对PDHX表达和精子代谢的影响以及PDHXm6A甲基化模式对miR-26a的影响，揭示猪精子常温及冷冻保存过程中的代谢途径。该项目首次在猪精子研究中发现miR-26a通过靶向PDHX调控精子丙酮酸向乙酰辅酶A这一关键的代谢过程，对后续的柠檬酸循环和氧化磷酸化反应、ATP的产生以及精子的活力产生重要的影响。同时，研究的结果也揭示了精子成熟过程中精子运动所需能量来源及其调控机制。此外，也揭示在附睾以及体外保存过程中，精子不仅仅依赖于糖酵解途径产生的ATP，后续的柠檬酸循环和氧化磷酸化反应也提供了大量的ATP；发现miR-26a/PDHX可作为评价常温和冷冻保存猪精液质量的潜在分子标记；揭示了代谢底物及中间产物、丙酮酸脱氢酶激酶PDK抑制剂以及PDHX的m6A甲基化水平在猪精子常温和冷冻保存过程中影响miR-26a/PDHX表达的三种调控方式。研究的结果将为进一步揭示猪精子在常温和冷冻保存条件下的代谢模式和代谢途径，对改善和优化猪精液常温保存和冷冻保存稀释液、提高猪常温和冷冻保存精液质量以及人工授精的受胎率和窝产仔数等具有重要的理论和实践意义。