The reproductive disorders in high producing farm animals are mainly due to nutrition-associated problems. While metabolic signals have been shown to affect reproductive processes, it is not clear how such multifactorial signals are integrated at the ovary. The mechanistic target of rapamycin (Mtor) is a highly conserved kinase that acts as a master integrator of signals from growth factors, nutrients, as well as energy and oxygen availability to regulate cell cycle and development. Although in vitro studies have implicated Mtor in the regulation of ovarian granulosa cell function, the in vivo expression pattern and function of Mtor in the ovary remain unclear. We investigated the expression pattern of Mtor-pathway genes at specific stages of gonadotropin stimulated granulosa and luteal development and examined whether ovarian Mtor pathway is sensitive to altered energy intake. In the present study we used mouse as the animal model and laser microdissection to procure pure population of ovarian somatic cells to characterize ovarian Mtor pathway. The results of the present study indicate that the expression of Mtor and its signaling pathway genes remains constant throughout the follicular and luteal development. However, the dramatic up regulation of Rps6ka2, the gene implicated in activation of Mtor signaling, in ovulating follicles is suggestive of the potential regulation of Mtor function during ovulation. Low energy intake (fasting) did not affect the mRNA abundance of Mtor pathway genes and phosphorylation of Mtor at S2448 and S2481. It also did not affect the mRNA abundance of the granulosa genes (Ccnd2, Cyp19, Fshr, etc.). Surprisingly, there was a remarkable down regulation of Ccnd2 protein in the granulosa cells of fasted mice. These data suggest that the down regulation of Ccnd2 protein may involve Mtor, as Mtor is the main regulator of cellular translation in response to nutrient availability. Indeed, our preliminary results demonstrated a dramatic reduction of phosphorylated form of Rps6kb1–an Mtor target and a reliable indicator of the Mtor activity–in the ovaries of fasted mice. Taken together, the present study demonstrates that the expression of Mtor-pathway genes is not developmentally regulated in the mouse ovary. However, Mtor activity appears to be modulated by nutritional status of the animal and therefore Mtor may act as a metabolic integrator at the ovarian level, which is essential for normal ovarian function. / Les problèmes de reproduction associés aux animaux d'élevage en production intensive sont principalement dus à des problèmes nutritionnels. Alors qu'il a été montré que certains signaux métaboliques affectent le processus de reproduction, il reste à savoir de quelle manière de tels signaux multifactoriels sont intégrés au niveau de l'ovaire. Mtor (mechanistic target of rapamycin) est une protéine kinase hautement conservée, qui agit comme un intégrateur des signaux provenant des facteurs de croissance, des nutriments ainsi que de la disponibilité en énergie et en oxygène pour réguler le cycle cellulaire et le développement. Bien que des études in vitro aient montré une implication de Mtor dans la régulation de la fonction des cellules de la granulosa ovarienne, le mode d'expression et la fonction de Mtor in vivo dans l'ovaire restent à élucider. Nous avons étudié le mode d'expression des gènes de la voie de signalisation de Mtor à des stages spécifiques du développement de la granulosa stimulée par des gonadotropines et du développement lutéal. Nous avons cherché à savoir si la voie de signalisation de Mtor dans l'ovaire est sensible à une altération de l'apport énergétique. Dans cette étude, nous avons utilisé des souris comme modèle animal et nous avons effectué des microdissections par laser dans le but d'obtenir une population pure de cellules somatiques ovariennes pour caractériser la voie de signalisation de Mtor dans l'ovaire. Les résultats obtenus ont montré que l'expression de Mtor et des gènes impliqués dans sa voie de signalisation restent constants durant les développements folliculaire et lutéal. Cependant, l'importante régulation positive de Rps6ka2 dans les follicules ovariens, gène impliqué dans l'activation de Mtor, suggère une potentielle régulation de la fonction de Mtor durant l'ovulation. Un faible apport d'énergie (jeûne) n'affecte pas l'abondance d'ARNm codés par les gènes de la voie de signalisation de Mtor ni la phosphorylation de Mtor à S2448 et S2481. L'abondance d'ARNm codés par les gènes des cellules de la granulosa (Ccnd2, Cyp19, Fshr, etc.) n'a pas non plus été affectée. Étonnamment, nous avons remarqué une forte régulation négative de la protéine Ccnd2 dans les cellules de la granulosa chez des souris à jeun. Ces résultats suggèrent que la régulation négative de la protéine Ccnd2 implique Mtor puisque Mtor est le principal régulateur de la traduction en réponse à la disponibilité de nutriments. En effet, des résultats préliminaires ont montré une importante réduction de la forme phosphorylée de Rps6kb1 – une cible de Mtor et un marqueur de son activité – dans les ovaires de souris à jeun. Ainsi, cette étude démontre que la régulation de l'expression des gènes de la voie de signalisation de Mtor n'est pas liée au stage de développement dans l'ovaire de souris. Cependant, l'activité de Mtor semble être modulée par le statut nutritionnel de l'animal et par conséquent, Mtor pourrait agir comme un intégrateur métabolique au niveau de l'ovaire, ce qui est essentiel pour la fonction ovarienne normale.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.103749 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Kalaiselvanraja, Anitha |
| Contributors | Raj Duggavathi (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Animal Science) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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