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Tese em Português | VETTESES | ID: vtt-206806

Resumo

A fertilidade animal é um fator que afeta a eficiência reprodutiva nos rebanhos e, consequentemente, causa um forte impacto na economia para a produção de carne e leite. Assim, ferramentas biotecnológicas, como a proteomica e a metabolômica vêm sendo utilizadas e representa um avanço potencial para a escolha de reprodutores de fertilidade comprovada nos rebanhos. Biomoléculas, tais quais as proteínas de ligação à gelatina (PLG) e heparina (PLH) e metabólitos, participam de diversos eventos fisiológicos na célula espermática até a fertilização. Dessa forma, essas biomoléculas seminais podem ser utilizadas como biomarcadores para fertilidade em diversas espécies. Assim, os objetivos do presente trabalho foram (1) identificar o perfil das PLG e PLH no plasma seminal de espécies domésticas e (2) identificar metabólitos espermáticos associados à fertilidade em touros Holstein. Para alcançar o objetivo do estudo 1, o plasma seminal de bovinos, caprinos, ovinos, coelhos, equinos e suínos foram submetido à cromatografia líquida de eficiência rápida (FPLC) e a espectrometria de massas. Adicionalmente, utilizaram-se ferramentas de bioinformática para avaliar os processos fisiológicos os quais essas proteínas estão envolvidas. O total de PLG foram em bovinos (354), caprinos (103), ovinos (51), coelhos (146), equinos (25) e suínos (87). Dentre as PLG mais abundantes, identificaram-se proteínas da família das espermadesinas. O total das PLH foram em bovinos (894), caprinos (789), ovinos (647), coelhos (600), equinos (556) e suínos (86). As PLH com maiores concentrações incluem a bodesina 2, proteína S100, clusterina, PSP-I, PSP-II, dentre outras. As análises in silico mostram que essas moléculas participam, principalmente, dos processos biológicos celulares e possuem função molecular de ligação. Para alcançar o objetivo do estudo 2, identificaram-se através da técnica de CG-ES os metabólitos de espermatozoides de 10 touros com alta (n = 5) e baixa (n = 5) fertilidade. Adicionalmente, foram realizadas análises estatísticas multivariada e univariada através do programa MetaboAnalyst 3.0, para identificar os metabólitos associados a fertilidade. Os resultados mostraram que dentre os 41 diferentes metabólitos identificados nos espermatozoides, os níveis de quatro compostos foram diferentemente significativos e, portanto, podem ser utilizados como biomarcadores moleculares. Esses metabólitos foram aminometano e ácido azeláico (maiores em espermatozoides dos touros de baixa fertilidade) e ácido butírico e uréia (maiores nos espermatozoides dos touros de alta fertilidade). Os resultados da presente pesquisa são significativos porque ajudam a promover a 13 ciência animal básica e as proteínas e metabólitos identificados podem ser usados na biotecnologia reprodutiva para avaliar a qualidade do sêmen e prever a fertilidade de reprodutores.

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Animal fertility is a factor that affects reproductive efficiency in herds and has a strong impact on the economy for meat and milk production. Thus, biotechnological tools such as a proteomic and metabolomic have been used and represent a potent tool for a choice of breeding with proven fertility for herds. Biomolecules such as gelatin-binding proteins (GBP) and heparin (HBP) and metabolites participate of several physiological events in the sperm cell until fertilization. Thus, these seminal biomolecules can serves as biomarkers for fertility in several species. Therefore, the objectives of the present study were (1) to identify the GBP and HBP profile in the seminal plasma of farm species and (2) to identify sperm metabolites associated with fertility in Holstein bulls. To achieve the objective of study 1 the seminal plasma of bovine, caprine, ovine, rabbit, equine and swine species were subjected to fast-performance liquid chromatography (FPLC) and mass spectrometry. In addition, bioinformatics tools were used to evaluate the physiological processes which these proteins are involved. The total GBP were in bovine (354), caprine (103), ovine (51), rabbit (146), equine (25) and swine (87) species. Among the most abundant GBP were identified proteins of spermadhesins. The total HBP were in bovine (894), caprine (789), ovine (647), rabbit (600), equine (556) and swine (86) species. The HBP with higher concentrations include bodhesin 2, protein S100, clusterin, PSP-I, PSP-II, among others. In silico analyzes shown that HBP mainly participate in cellular biological processes and have molecular binding function. To achieve the goal of study 2, the sperm metabolites of 10 bulls with high (n = 5) and low (n = 5) fertility were identified through GC-MS technique. In addition, multivariate and univariate statistical analyzes were performed through the MetaboAnalyst 3.0 program to identify metabolites associated with fertility. The results showed that among the 41 different metabolites identified in spermatozoa the levels of four compounds were significantly different and can be used as molecular biomarkers. These metabolites were aminomethane and azelaic acid (higher in spermatozoa of low fertility bulls) and butyric acid and urea (higher in spermatozoa of high fertility bulls). The results of this research are significant because they help to promote basic animal science and the proteins and metabolites identified can be used in reproductive biotechnology to evaluate the semen quality and predict reproductive fertility.

Biblioteca responsável: BR68.1