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公牛繁殖能力及公牛选育对畜牧行业养牛生产非常重要。因此,对公牛精子发生、精子成熟及精液品质调控机制的研究可以为提高公牛繁殖性能提供重要的理论参考。成熟精子中DNA高度浓缩,导致转录和翻译过程沉默。因此翻译后修饰方式对精子功能包括卵母细胞受精过程中精子获能和顶体反应具有重要调节作用。SUMO化修饰是重要的蛋白质翻译后修饰方式之一,参与调节多种生物学功能。为了初步阐明SUMO化修饰在水牛和奶牛精子成熟过程、获能及顶体反应过程中的可能作用。本课题对水牛和奶牛精子中SUMO-1的亚细胞定位和表达情况进行了研究;并通过免疫蛋白印迹、免疫共沉淀化和质谱法对SUMO-1在精子中潜在的靶蛋白进行了初步鉴定;通过生物信息学方法初步分析了其功能和参与调控途径;通过SUMO化修饰预测靶蛋白软件初步预测了所筛选到蛋白的潜在SUMO-1修饰位点。研究结果如下。(1).免疫荧光方法检测了 SUMO-1在水牛和奶牛精子中的定位和表达。证实SUMO-1的免疫信号主要集中在顶体中。另外,免疫印记结果发现钙离子载体A23187诱导精子发生顶体反应后,SUMO-1表达模式发生变化。精子获能后,130, 37和27 kDa附近SUMO-1结合蛋白条带强度下降,在30, 85和50 kDa附近条带增强。此外,精子获能后诱导发生顶体反应后,37 kDa条带下降,25 kDa以下条带消失。这些结果暗示精子获能和顶体反应过程中精子中SUMO-1介导的SUMO化修饰方式可能发生了变化,这些改变可能与精子获能和顶体反应的调控有关。(2).质谱方法检测了水牛精子中与SUMO-1共价结合蛋白成份。初步鉴定出包括维持精子形态和运动能力的60个蛋白,如松弛素受体和细胞骨架蛋白包括微管、微丝和动力蛋白。其中46个蛋白被SUMO化靶蛋白预测软件预测为SUMO化修饰的靶蛋白。总之,本研究结果发现SUMO-1在水牛和奶牛精子中存在,且在精子获能和顶体反应过程中表达模式改变,为研究SUMO-1在牛精子成熟、获能和顶体反应过程中的SUMO化修饰及其调控作用提供了重要理论参考。质谱法所鉴定的潜在SUMO化修饰蛋白,对理解精子功能维持过程中的SUMO化调控作用和机制提供重要参考,但是未来还需要进一步对这些潜在靶蛋白的SUMO化修饰情况进行深入鉴定和功能分析。