Профиль экспрессии длинных и коротких РНК в цитоплазме и ядрах растущих ооцитов домашней курицы (Gallus gallus domesticus)

Материнская РНК, накапливаемая в ооците во время созревания, необходима не только для формирования зиготы, но и для поддержания определенного числа клеточных делений до активации генома зародыша. К одним из существенных этапов исследования транскриптома ооцитов относятся адаптация методик экстракции РНК и характеристика профиля экспрессии РНК. Адекватной моделью для исследования динамики накопления РНК в ходе оогенеза представляются яичники доместицированных видов птиц. В настоящей работе оптимизированы методы экстракции РНК из цитоплазмы и нуклеоплазмы ооцитов домашней курицы (Gallus gallus domesticus) и охарактеризованы изменения в профиле длинных и коротких РНК в ходе роста ооцита. Во фракциях РНК из цитоплазмы ооцитов курицы выявлено наличие 28S и 18S рибосомных РНК (рРНК), малых РНК и гетерогенных по размеру длинных РНК. В профиле тотальной РНК из ядер растущих ооцитов присутствуют преимущественно пики низкомолекулярной РНК, соответствующей по размеру транспортным, малым ядерным и коротким регуляторным РНК. В ядрах растущих ооцитов самок курицы зарегистрированы следовые количества или отсутствие 28S и 18S рРНК, что обусловлено инактивацией единственного ядрышкового организатора. В ооцитах домашней курицы выявлены три отличающиеся по размеру группы коротких (от 20 до 40 н.) РНК, которые могут соответствовать классам коротких регуляторных РНК. Показано накопление коротких РНК в цитоплазме ооцита курицы в ходе его роста. Предполагается, что запасаемые в цитоплазме ооцитов птиц короткие РНК могут использоваться на ранних стадиях эмбриогенеза для регуляции функций генома.

1. Родионов А.В. MICRO vs. MACRO: сравнительный анализ молекулярной и функциональной организации микро- и макро-хромосом птиц. Генетика. 1996;32(5):597-608.

2. Anderson D.M., Smith L.D. Patterns of synthesis and accumulation of heterogeneous RNA in lampbrush stage oocytes of Xenopus laevis (Daudin). Dev Biol. 1978;67(2):274-285.

3. Aravin A.A., Hannon G.J. Small RNA silencing pathways in germ and stem cells. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 2008;73:283-290.

4. Cogburn L.A., Porter T.E., Duclos M.J., Simon J., Burgess S.C., Zhu J.J., Cheng H.H., Dodgson J.B., Burnside J. Functional genomics of the chicken – a model organism. Poult Sci. 2007;86(10):2059-2094.

5. Deryusheva S., Krasikova A., Kulikova T., Gaginskaya E. Tandem 41-bp repeats in chicken and Japanese quail genomes: FISH mapping and transcription analysis on lampbrush chromosomes. Chromosoma. 2007;116(6):519-530.

6. Elis S., Batellier F., Couty I., Balzergue S., Martin-Magniette M.L., Monget P., Blesbois E., Govoroun M.S. Search for the genes involved in oocyte maturation and early embryo development in the hen. BMC Genomics. 2008;9:110.

7. Fair T., Carter F., Park S., Evans A.C., Lonergan P. Global gene expression analysis during bovine oocyte in vitro maturation. Theriogenology. 2007;68:S91-S97.

8. Froman D.P., Kirby J.D., Rhoads D.D. An expressed sequence tag analysis of the chicken reproductive tract transcriptome. Poult. Sci. 2006;85(8):1438-1441.

9. Gaginskaia E.R., Chin S.H. Peculiarities of oogenesis in the chicken. II Follicular period in oocyte development. Ontogenes. 1980;11:13-221.

10. Gardner E.J., Nizami Z.F., Talbot C.C. Jr., Gall J.G. Stable intronic sequence RNA (sisRNA), a new class of noncoding RNA from the oocyte nucleus of Xenopus tropicalis. Genes Dev. 2012;26(22):2550-2559.

11. Gilbert A.B., Perry M.M., Waddington D., Hardie M.A. Role of atresia in establishing the follicular hierarchy in the ovary of the domestic hen (Gallus domesticus). J. Reprod Fertil. 1983;69:221-227.

12. Greenfield M.L. The oocyte of the domestic chicken shortly after hatching, studied by electron microscopy. J. Embryol. Exp. Morphol. 1966;15:297-316.

13. Huang Z., Wells D. The human oocyte and cumulus cells relationship: new insights from the cumulus cell transcriptome. Mol. Hum. Reprod. 2010;16(10):715-725.

14. Hutchison N. Lampbrush chromosomes of the chicken, Gallus domesticus. J. Cell Biol. 1987;105:1493-1500.

15. Kawano M., Kawaji H., Grandjean V., Kiani J., Rassoulzadegan M. Novel small noncoding RNAs in mouse spermatozoa, zygotes and early embryos. PLoS One. 2012;7(9):e44542.

16. Krasikova A., Deryusheva S., Galkina S., Kurganova A., Evteev A., Gaginskaya E. On the positions of centromeres in chicken lampbrush chromosomes. Chromosome Res. 2006;14(7):777-789.

17. Krasikova A., Khodyuchenko T., Maslova A., Vasilevskaya E. Threedimensional organisation of RNA-processing machinery in avian growing oocyte nucleus. Chromosome Res. 2012;20(8):979-994.

18. Lau N.C., Ohsumi T., Borowsky M., Kingston R.E., Blower M.D. Systematic and single cell analysis of Xenopus Piwi-interacting RNAs and Xiwi. EMBO J. 2009;28(19):2945-2958.

19. Lee S.H., Eldi P., Cho S.Y., Rangasamy D. Control of chicken CR1 retrotransposons is independent of Dicer-mediated RNA interference pathway. BMC Biol. 2009;7:53.

20. Malone C.D., Brennecke J., Dus M., Stark A., McCombie W.R., Sachidanandam R., Hannon G.J. Specialized piRNA pathways act in germline and somatic tissues of the Drosophila ovary. Cell. 2009;137(3):522-535.

21. Nie H., Crooijmans R.P., Bastiaansen J.W., Megens H.J., Groenen M.A. Regional regulation of transcription in the chicken genome. BMC Genomics. 2010;11:28.

22. Rengaraj D., Lee S.I., Park T.S., Lee H.J., Kim Y.M., Sohn Y.A., Jung M., Noh S.J., Jung H., Han J.Y. Small non-coding RNA profiling and the role of piRNA pathway genes in the protection of chicken primordial germ cells. BMC Genomics. 2014;15:757.

23. Shao P., Liao J.Y., Guan D.G., Yang J.H., Zheng L.L., Jing Q., Zhou H., Qu L.H. Drastic expression change of transposon-derived piRNAlike RNAs and microRNAs in early stages of chicken embryos implies a role in gastrulation. RNA Biol. 2012;9(2):212-227.

24. Simeoni I., Gilchrist M.J., Garrett N., Armisen J., Gurdon J.B. Widespread transcription in an amphibian oocyte relates to its reprogramming activity on transplanted somatic nuclei. Stem Cells Dev. 2012;21(2):181-190.

25. Watanabe T., Takeda A., Tsukiyama T., Mise K., Okuno T., Sasaki H., Minami N., Imai H. Identification and characterization of two novel classes of small RNAs in the mouse germline: retrotransposon-derived siRNAs in oocytes and germline small RNAs in testes. Genes Dev. 2006;20(13):1732-1743.

26. Yang H., Wang X., Liu X., Liu X., Li L., Hu X., Li N. Cloning and expression analysis of piRNA-like RNAs: adult testis-specific small RNAs in chicken. Mol. Cell Biochem. 2012;360(1/2):347-352.

27. Zagris N., Kalantzis K., Guialis A. Activation of embryonic genome in chick. Zygote. 1998;6(3):227-231.

28. Zhang Y., Li J., Chen R., Dai A., Luan D., Ma T., Hua D., Chen G., Chang G. Cloning, characterization and widespread expression analysis of testicular piRNA-like chicken RNAs. Mol. Biol. Rep. 2013;40(4):2799-2807.