基于Ribo-Seq解析牦牛卵巢组织在不同繁殖阶段的动态翻译图谱及其调控机制

这篇研究通过整合核糖体图谱测序（Ribo-seq）和RNA测序（RNA-seq）技术，首次系统揭示了牦牛卵巢组织在休情期（YO-A）、发情期（YO-F）和妊娠期（YO-P）的翻译水平动态特征。研究发现超过80%的基因在转录与翻译水平呈现不一致表达模式，关键通路如PI3K-Akt、MAPK和钙信号通路显著富集，并鉴定出66个潜在可翻译的小开放阅读框（sORFs），为高原家畜繁殖生理的翻译调控机制提供了新视角。

　　

ABSTRACT

研究聚焦牦牛（Bos grunniens）卵巢在繁殖周期中的翻译调控机制。通过Ribo-seq技术结合RNA-seq数据，发现转录与翻译水平的基因表达差异显著，仅不足10%的基因在两个层面协同变化。关键基因如PALB2、BMP7和WNT2B呈现动态翻译活性，而66个预测可翻译的sORFs中，65个与已知蛋白编码相关，如参与卵泡闭锁的CAMTA2和促妊娠维持的NYAP1。

1 Introduction

牦牛作为青藏高原特有畜种，其低繁殖率与季节性发情特性受高海拔环境制约。卵巢作为核心生殖器官，其功能受多因子（激素、基因等）协同调控。传统转录组研究难以捕捉翻译层面的动态变化，而Ribo-seq技术通过捕获核糖体保护片段（RFs），首次在牦牛中绘制了卵巢翻译图谱。

2 Materials and Methods

实验采集休情期、发情期和妊娠期牦牛卵巢组织，构建Ribo-seq文库。数据分析包括：

1. RF特征分析：28 nt长度的RF占比最高，CDS区分布显著，且呈现三核苷酸周期性（图2）。

2. 差异表达：YO-A vs YO-F组鉴定出371个上调/280个下调翻译差异基因（DTGs），YO-P vs YO-F组则发现157上调和269下调DTGs（图3A-B）。

3. sORF筛选：通过ORF评分、核糖体释放分数（RRS）等指标，锁定66个高潜力sORFs，其5′-UTR长度较短、GC含量较高（图5C-F）。

3 Results

1. 翻译动态特征：

   • 基因STAR和HSD3B1在妊娠期翻译水平显著上调，与孕酮合成功能一致（图3F）。

   • uORF的Kozak序列保守性较低，其与CDS起始距离与翻译效率（TE）呈负相关（图6D）。

2. 通路富集：差异基因富集于卵巢类固醇合成、Wnt和雌激素通路（图3I-J），提示这些通路在繁殖阶段转换中的核心作用。

3. 序列特性影响：高TE基因的CDS区域更短、GC含量更低，而uORF的折叠自由能（NMFE）与TE无显著关联（图6G）。

4 Discussion

研究揭示了翻译调控在牦牛繁殖中的独特作用：

• 翻译-转录解耦：如PIK3R2在妊娠期翻译上调而转录不变，可能受mTOR通路激活驱动。

• uORF调控机制：单个uORF翻译可提升下游mORF效率，但多uORF会抑制翻译（图6B），与哺乳动物研究一致。

• sORF功能潜力：如MeCP2可能通过降解调控卵泡生长，为后续功能验证提供靶点。

5 Conclusion

该研究首次系统解析了牦牛卵巢翻译图谱的动态特征，为高原家畜繁殖力提升的分子机制研究奠定基础。未来可深入探究sORF编码多肽的生理功能及关键基因（如PALB2）的翻译后调控网络。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献结论，专业术语如Ribo-seq、uORF等均保留英文缩写及格式规范。）