Análisis transcriptómico y proteómico del oviducto y útero bovino en la fase periovulatoria

Abstract

En el período cercano a la ovulación o periovulatorio el tracto genital femenino ofrece el microentorno necesario para el transporte e interacción de los gametos, hasta culminar con una fecundación exitosa. En la especie bovina, el espermatozoide debe permanecer en el tracto femenino para obtener su capacidad fecundante; las moléculas y mecanismos que participan en dotar de esta capacidad a los espermatozoides, no están del todo esclarecidos. Por ello, es de suma importancia conocer estos mecanismos a fondo para desarrollar nuevas técnicas de reproducción asistida que mejoren la capacidad fecundante del gameto masculino. Nuestros objetivos fueron identificar los diferentes mecanismos moleculares presentes en el tracto genital femenino implicados en el proceso de maduración del espermatozoide, tras su depósito, transporte y permanencia en el periodo previo a la ovulación, así como analizar las similitudes y diferencias en la expresión del transcriptoma y proteoma del útero y oviducto bovino. Para identificar la expresión del transcriptoma y la expresión génica diferencial, utilizamos el análisis de micromatrices. Las muestras de epitelio oviductal, de tejido endometrial y de los fluidos oviductales (FOBs) y uterinos (FUBs) procedieron de seis novillas sincronizadas hormonalmente en la fase periovulatoria. Para la identificación de proteínas contenidas en FOB y FUB utilizamos las técnicas de electroforesis bidimensional, DiGE y espectrometría de masas (MS/MS). Nuestros resultados del análisis de micromatrices, indicaron que un total de 5509 genes son expresados diferencialmente en el oviducto y útero bovino en la fase periovulatoria. Así, también observamos que la expresión génica entre el oviducto y endometrio no es idéntica, si bien tienen una amplia similitud donde comparten expresión de genes que intervienen en sintetizar proteínas relacionadas con la unión, respuesta al estímulo, en los mecanismos de defensa y de protección ante el estrés oxidativo. También se comprobó la existencia de vías específicas para cada uno de los tejidos estudiados. Así, en el oviducto destacan la expresión de genes relacionados con actividad catalítica, del choque térmico y en endometrio destacan la presencia de transcritos relacionados con la adhesión focal y la modificación de la matriz extracelular. Se ha detectado la expresión de hasta 175 genes que intervienen en los procesos de secreción. Identificamos 47 proteínas por MS/MS, procedentes de geles bidimensionales-DiGE, de las cuales 29 son comunes para FOB y FUB. Estas proteínas intervienen en proceso biológicos generales como la comunicación celular, la respuesta al estrés y procesos catabólicos. Observamos que 9 de ellas fueron exclusivas del FOB destacando algunas proteínas de la familia de las anexinas implicadas en los mecanismos de unión, así como en el establecimiento del reservorio oviductal. Otras 5 proteínas fueron identificadas como únicas de FUB involucradas en actividades catalíticas y de glicolisis.

During the period upcoming to ovulation or peri-ovulatory phase, the female genital tract provides the microenvironment required for transport and interaction of gametes, culminating in a successful fertilization. In the bovine species, the sperm must remain in the female tract to obtain fertilizing capacity, the molecules and mechanisms involved in providing this capability to sperm, is not entirely clarified. It is therefore important to investigate these mechanisms thoroughly to develop new assisted reproductive techniques that improve the fertilizing capacity of the male gamete. Our aims were to identify the different molecular mechanisms present in the female genital tract involved in the maturation of sperm, after insemination, transport and permanence in the peri-ovulatory phase and analyze the similarities and differences in the expression of the transcriptome and proteome of bovine uterus and oviduct. To identify transcriptome expression and differential gene expression, we used microarray analysis. The sample of oviductal epithelium, endometrial tissue and oviductal fluids (FOBs) and uterine (FUBs) proceeded from six heifers hormonally synchronized in the peri-ovulatory phase. For the identification of protein contained in FUB and FOB bimensional electrophoresis techniques, DIGE and mass spectrometry (MS / MS) were used. Our results of the microarray analysis indicated that a total of 5509 genes were differentially expressed in the bovine oviduct and uterus in the peri-ovulatory phase. Thus, we also observed that gene expression in the oviduct and endometrium is not identical, have similarity, they share expression of genes involved in synthesizing proteins referring to binding, response to stimuli, mechanisms of defense and protection against oxidative stress. We also confirmed the existence of specific pathways for each of the tissues analyzed. In the oviduct, the expressed gene are related to catalytic activity and heat shock; however, in the endometrium there are gene expression associated with focal adhesion, and modification of the extracellular matrix. Up to 175 genes that are expressed are involved in the secretion pathways. We identified 47 proteins by MS / MS from two-dimensional gels and DiGE. A number of 29 proteins are common between FOB and FUB and are involved in general biological processes as cellular communication, stress response and catabolic processes. We identified 9 proteins that are specific for the FOB. It is important to emphasize the proteins of the annexin family. These proteins are involved in the binding mechanism and in the establishment of the sperm reservoir. Other five proteins were specific for the FUB and are involved in catalytic activities and glycolysis.