The orphan nuclear receptor NR5A2 regulates peri-ovulatory events and their consequent luteinization in mice

Le récepteur nucléaire Nr5a2, également connu sous le nom de liver receptor homolog-1 (Lrh-1), est exprimé au niveau de l’ovaire chez la souris, exclusivement dans les cellules lutéales et de la granulosa. La perturbation de Nr5a2, spécifique aux cellules de la granulosa chez la souris à partir des follicules primaires dans la trajectoire du développement folliculaire a démontré que Nr5a2 est un régulateur clé de l’ovulation et de la fertilité chez la femelle. Notre hypothèse veut que Nr5a2 régule les évènements péri- et post-ovulatoires dans une séquence temporelle lors de la folliculogénèse. Afin d'étudier l’implication de Nr5a2 lors de l’ovulation et de la lutéinisation à différents stades du développement folliculaire, nous avons généré deux modèles de souris knockout spécifiques aux cellules de la granulosa pour Nr5a2: 1) Nr5a2Amhr2-/-, avec une réduction de Nr5a2 à partir des follicules primaires et subséquents; 2) Nr5a2Cyp19-/-, avec une réduction de Nr5a2 débutant au stade antral de développement en progressant. L’absence de Nr5a2 à partir des follicules antraux a résulté en une infertilité chez les femelles Nr5a2Cyp19-/-, de même qu’en des structures non-fonctionnelles similaires aux structures lutéales au niveau des ovaires, en une réduction des niveaux de progestérone synthétisée ainsi qu’en un échec dans le support d’une pseudo-gestation. La synthèse de progestérone a été entravée suite à l’absence de Nr5a2 par l’entremise d’une régulation à la baisse des gènes reliés au transport du cholestérol, Scarb1, StAR et Ldlr, démontré par qPCR. Les complexes cumulus-oocytes des femelles Nr5a2Cyp19-/- immatures super-stimulées ont subi une expansion in vivo, mais l’ovulation a été perturbée, possiblement par une régulation à la baisse du gène du récepteur de la progestérone (Pgr). Un essai d’expansion du cumulus in vitro a démontré une expansion défectueuse du cumulus chez les Nr5a2Amhr2-/-, associée à un dérèglement de la protéine des jonctions communicantes (Gja1; Cx43). Cependant, l’expansion du cumulus chez les Nr5a2Cyp19-/- n’a pas été autant affectée. Des résultats obtenus par qPCR ont démontré une régulation à la baisse dans l’expression des gènes Areg, Ereg, Btc et Tnfaip6 chez les deux modèles de cellules ovariennes knockout à 2h et 4h post hCG. Nous avons observé que 85% des oocytes, chez les deux génotypes mutants, peuvent subir une rupture de la vésicule germinative, confirmant leur capacité de maturation in vivo. La technique d’injection intra-cytoplasmique de spermatozoïdes a prouvé que les oocytes des deux génotypes mutants sont fertilisables et que 70% des embryons résultants ont poursuivi leur développement vers le stade de blastocyste, et ce, indépendamment du génotype. En conclusion, Nr5a2 régule la fertilité chez les femelles tout au long du processus du développement folliculaire. Il a été démontré que Nr5a2 est essentiel à la lutéinisation et que sa perturbation dans les cellules somatiques ovariennes ne compromet pas la capacité des oocytes à être fertilisés. En vue d’ensemble, nous avons fourni une investigation inédite et complète, utilisant de multiples modèles et techniques afin de déterminer les mécanismes par lesquels Nr5a2 régule les importants processus que sont l’expansion du cumulus, l’ovulation ainsi que la formation du corps jaune.

Characterization of two sorting nexins : sorting nexin-11 and sorting nexin-30

À l’intérieur de la cellule sillonnent d’innombrables molécules, certaines par diffusion et d’autres sur des routes moléculaires éphémères, empruntées selon les directives spécifiques de protéines responsables du trafic intracellulaire. Parmi celles-ci, on compte les sorting nexins, qui déterminent le sort de plusieurs types de protéine, comme les récepteurs, en les guidant soit vers des voies de dégradation ou de recyclage. À ce jour, il existe 33 membres des sorting nexins (Snx1-33), tous munies du domaine PX (PHOX-homology). Le domaine PX confère aux sorting nexins la capacité de détecter la présence de phosphatidylinositol phosphates (PIP), sur la surface des membranes lipidiques (ex : membrane cytoplasmique ou vésiculaire). Ces PIPs, produits de façon spécifique et transitoire, recrutent des protéines nécessaires à la progression de processus cellulaires. Par exemple, lorsqu’un récepteur est internalisé par endocytose, la région avoisinante de la membrane cytoplasmique devient occupée par PI(4,5)P2. Ceci engendre le recrutement de SNX9, qui permet la progression de l’endocytose en faisant un lien entre le cytoskelette et le complexe d’endocytose. Les recherches exposées dans cette thèse sont une description fonctionnelle de deux sorting nexins peux connues, Snx11 et Snx30. Le rôle de chacun de ces gènes a été étudié durant l’embryogenèse de la grenouille (Xenopus laevis). Suite aux résultats in vivo, une approche biomoléculaire et de culture cellulaire a été employée pour approfondir nos connaissances. Cet ouvrage démontre que Snx11 est impliqué dans le développement des somites et dans la polymérisation de l’actine. De plus, Snx11 semble influencer le recyclage de récepteurs membranaires indépendamment de l’actine. Ainsi, Snx11 pourrait jouer deux rôles intracellulaires : une régulation actine-dépendante du milieu extracellulaire et le triage de récepteurs actine-indépendant. De son côté, Snx30 est impliqué dans la différentiation cardiaque précoce par l’inhibition de la voie Wnt/β-catenin, une étape nécessaire à l’engagement d’une population de cellules du mésoderme à la ligné cardiaque. L’expression de Snx30 chez le Xénope coïncide avec cette période critique de spécification du mésoderme et le knockdown suscite des malformations cardiaques ainsi qu’à d’autres tissus dérivés du mésoderme et de l’endoderme. Cet ouvrage fournit une base pour des études futures sur Snx11 et Snx30. Ces protéines ont un impact subtil sur des voies de signalisation spécifiques. Ces caractéristiques pourraient être exploitées à des fins thérapeutiques puisque l’effet d’une interférence avec leurs fonctions pourrait être suffisant pour rétablir un déséquilibre cellulaire pathologique tout en minimisant les effets secondaires.

Une signature du polymorphisme structural d’acides ribonucléiques non-codants permettant de comparer leurs niveaux d’activités biochimiques

Des évidences expérimentales récentes indiquent que les ARN changent de structures au fil du temps, parfois très rapidement, et que ces changements sont nécessaires à leurs activités biochimiques. La structure de ces ARN est donc dynamique. Ces mêmes évidences notent également que les structures clés impliquées sont prédites par le logiciel de prédiction de structure secondaire MC-Fold. En comparant les prédictions de structures du logiciel MC-Fold, nous avons constaté un lien clair entre les structures presque optimales (en termes de stabilité prédites par ce logiciel) et les variations d’activités biochimiques conséquentes à des changements ponctuels dans la séquence. Nous avons comparé les séquences d’ARN du point de vue de leurs structures dynamiques afin d’investiguer la similarité de leurs fonctions biologiques. Ceci a nécessité une accélération notable du logiciel MC-Fold. L’approche algorithmique est décrite au chapitre 1. Au chapitre 2 nous classons les impacts de légères variations de séquences des microARN sur la fonction naturelle de ceux-ci. Au chapitre 3 nous identifions des fenêtres dans de longs ARN dont les structures dynamiques occupent possiblement des rôles dans les désordres du spectre autistique et dans la polarisation des œufs de certains batraciens (Xenopus spp.).

Studies on the reproductive physiology of the green tiger prawn Penaeus (penaeus) semisulcatus de Haan

A study of the reproductive physiology of P. (P). semisulcatus wasundertaken as this information is an essential prerequisite for brood stock development for hatchery operations, and the results are embodied in this thesis. The thesis is presented in seven chapters. The protein, lipid and carbohydrate contents of ovary were estimated for the different vitellogenic phases. The protein, lipid, carbohydrate and cholesterol contents were estimated in testes and spermatophore.The thesis present the results of induced maturation experiments by eyestalk ablation, CNS extract injection and UV rays application on immature female prawns.

Studies on the reproductive endocrinology of the penaeid prawn, Penaeus indicus H. Milne Edward

The present investigation has been carried out to understand the process and events leading to maturation of the ovary and testis in the Indian white prawn Penaeus indicus. The study includes the classification of the ovarian maturity stages based on its colour, gonadosomatic index, oocyte diameter and morphological changes in the oocyte. Further the process of oogenesis has been investigated using light and electron microscopic techniques. A histochemical study of the ovary has also been carried out to determine the sequence in which yolk substances are synthesized or sequestered in the oocytes and also to elicit the nature of the penaeid yolk material. The process of spermatogenesis and the development of the spermatophore has been studied in detail using light and electron microscopic methods. In addition a brief histochemical study on the testis was also made to understand the nature of the organic reserves in the sperm cells.

Studies on some aspects of the reproductive physiology of the female grey mullet mugil cephalus l.

Aquaculture is the dynamic pursuit of production of organisms from water a process analogous to agriculture on land. The field of aquaculture is an emerging bioindustry, based upon the culture and husbandry of economically utilizable aquatic organisms. Of late, there has been a global upsurge for aquaculture, the main reasons for which include the requirement of protein source for the increasing world population, the decision by various world nations to increase the fish yield by developing unutilized or partially utilized water bodies and depletion of natural stock which is evident in recent years due to excessive exploitation .The present study has been taken up on the reproductive physiology of the female grey mullet, M. cephalus. The thesis is presented in seven chapters. In the present study, variations in the major biochemical parameters namely, moisture, proteins, lipids, carbohydrates cholesterol, carotenoid, ash, calcium and iron in four tissues E. muscle, liver, ovary and bloodserum of cephalus have been analysed at different maturity stages.

Das RNA-bindende Protein Orb2 und seine regulatorische Funktion in der Spermatogenese von Drosophila melanogaster

Das Protein Orb2, welches zum Xenopus CPEB homolog ist, erfüllt während der Spermatogenese von Drosophila melanogaster eine wesentliche Funktion. Das teilweise Ausschalten von orb2 führt zu Störungen in der Individualisierung der Spermatiden, Veränderung in der Morphologie und Lokalisation der Spermatidenkerne und damit verbunden zu männlicher Sterilität. Der weit gestreute Phänotyp spricht für eine regulatorische Funktion des Proteins, wie es aufgrund der Homologie zu CPEB zu erwarten ist. Orb2 mutante Weibchen zeigen dagegen keinen Phänotyp. Die Sterilität konnte mit spezifischen Rettungskonstrukten rückgängig gemacht werden, wobei die beiden Proteinformen in ihrer Funktion höchstwahrscheinlich äquivalent sind, da eine größere Menge an kleinem Protein das Fehlen des größeren ausgleichen kann. Beide Proteinformen lokalisieren in fast alle Stadien der Spermatogenese, wobei nur das kleinere auch in reifen Spermien persistiert. Zur Untersuchung der regulatorischen Funktion des Proteins Orb2 wurden zunächst drei mögliche Protein-Interaktionskandidaten analysiert. Obwohl ähnliche mutante Phänotypen in Gap und Cup ausgelöst wurden, lässt sich eine Interaktion bis jetzt mit diesen Kandidaten weder ausschließen noch bestätigen. Daneben zeigte das Protein Tob eine ähnliche Lokalisierung und einen deutlich ähnlicheren mutanten Phänotyp, wie er für Orb2 beschrieben wurde. Besonders auffällig ist die Lokalisation der Tob mRNA an die Spermatidenenden und die Verringerung der Transkriptmenge in der orb2-Mutante. Ob dieser Phänotyp durch den Verlust der regulatorischen Funktion von Orb2 hervorgerufen wird oder durch den späten Zeitpunkt der Transkription bedingt ist, muß in späteren Experimenten geklärt werden. Mit Hilfe eines Co-Immunpräzipitations-Experimentes wurde nach weiteren Proteininteraktionspartnern sowie nach Ziel-mRNAs gesucht, die durch Orb2 reguliert werden könnten. Dabei ergaben die massenspektrometrischen Analysen zwar Proteine, die mit der Translation selbst in Zusammenhang stehen, sowie einige regulatorische RNA-bindende Proteine, wiesen aber auch in Gestalt eines häufig nachgewiesenen Anhangsdrüsenproteins auf deutliche systematische Probleme hin. Auf genetischem Wege war bereits der Nachweis gelungen, dass die Protamine und mst77F, die strukturelle Komponenten der kompaktierten Kern-DNA sind, durch Orb2 in ihrer Translation reprimiert werden. Dieses Ergebnis wurde zum Teil bestätigt durch den Nachweis der Protamin mRNAs in den Eluaten aus dem Co-Immunpräzipitationsexperiment. Damit konnte zum ersten Mal in der Drosophila Spermatogenese das regulatorische Protein zu einer translationskontrollierten mRNA identifiziert werden.

L'oviparisme en la família Scorpaenidae (Pisces: Scorpaeniformes)

En aquest treball de tesi doctoral es descriu l'estructura gonadal, gametogènesi i cicle anual de Scorpaena porcus, S. scrofa i S. elongata per tal d'aprofundir en el coneixement dels diferents graus d'especialització dins l'oviparisme en peixos. Es pretén fer èmfasi en aquells trets inusuals que difereixen del què s'ha descrit fins ara per la majoria de les espècies ovípares de teleostis, i relacionar-los amb l'estratègia reproductiva de les espècies que els presenten El mostreig s'ha dut a terme de forma intensiva entre l'any 2000 i 2002, tot i que s'ha continuat recol·lectant mostres fins a l'agost de 2004, amb més o menys freqüència segons la necessitat. En total s'han obtingut 258 exemplars de S. porcus, 119 de S. scrofa i 46 de S. elongata. S'ha pogut veure com S. porcus, S. scrofa i S. elongata són espècies ovípares ovulípares especialitzades, ja que la seva estructura ovàrica presenta tot una sèrie de trets molt particulars i poc comuns a la resta de peixos ovípars estudiats fins ara: posició central del raquis musculo-connectiu que es troba envoltat completament pel lumen i la paret ovàrica; presència de peduncles en oòcits en fase de creixement secundari; escassetat i mida petita dels alvèols corticals; poc gruix de la zona radiata; i secreció d'una massa gelatinosa que engloba els ous en el moment de la posta. Totes aquestes característiques també s'han observat en Scorpaena notata, suggerint que l'especialització de l'oviparisme ovulípar es dóna en tot el gènere Scorpaena. L'estructura testicular i l'espermatogènesi d'aquestes espècies també és força particular. Per una banda els testicles són del tipus lobular no-restringit, tot i que presenten algunes característiques com la ordenació parcial dels cists segons l'estadi de maduració de les cèl·lules germinals que contenen i l'absència de lumen central, que actualment només s'ha observat en testicles del tipus lobular restringit de les espècies de la sèrie Aterinomorpha. Per l'altre banda, l'espermatogènesi és del tipus semicística, és a dir, els cists s'obren abans d'acabar tot el procés i les cèl·lules germinals s'acaben de desenvolupar a la llum del lòbul fins a espermatozoides. La posta d'aquestes espècies és múltipla i constisteix en una massa gelatinosa d'ous pelàgica, que en el cas de S. porcus s'alliberen entre els mesos de juny i agost, i en S. scrofa, a partir del mes de juliol. S'ha relacionat la presència d'aquesta massa amb un aparellament mascle-femella, de manera que el mascle alliberaria l'esperma directament sobre la massa d'ous, assegurant així la fartilització total dels mateixos.

Endocrine regulation of ovarian antral follicle development in cattle

Antral follicle growth in cattle occurs in two distinct phases; the first 'slow' growth phase spans the time from antrum acquisition to a size of approximately 3 mm detectable by transrectal ultrasound, and the second 'fast' phase is gondadotrophin-dependent and includes cohort growth, dominant follicle (DF) selection, and DF growth. This review summarises current concepts of the relative roles FSH and LH, ovarian and metabolic hormones play mainly in the second phase of antral follicle growth in animals of different reproductive and nutritional states. It is proposed that differential FSH response may enable one cohort follicle to become selected, and that follicular secretions, particularly inhibin, suppress FSH and thus are responsible for DF selection and dominance. Acute dependence of the DF on LH pulses will determine DF lifespan, and the LH pulse profile can be influenced by metabolic hormones such as leptin, providing one possible link for nutritional state and reproduction. Direct ovarian effects of acute and chronic changes in growth hormone, insulin and insulin-like growth factor (IGF)-I have been described on cohort follicles, DF oestrogen activity and on DF growth. Influences of metabolic hormones on early antral follicles undergoing their first 'slow' growth phase are less well described, yet metabolic hormones appear to enhance growth into the cohort available for FSH-induced emergence, and may influence subsequent developmental competence of oocytes. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Variation in the ovarian reserve Is linked to alterations in intrafollicular estradiol production and ovarian biomarkers of follicular differentiation and oocyte quality in cattle

The mechanisms whereby the high variation in numbers of morphologically healthy oocytes and follicles in ovaries (ovarian reserve) may have an impact onovarian function, oocyte quality, and fertility are poorly understood. The objective was to determine whether previously validated biomarkers for follicular differentiation and function, as well as oocyte quality differed between cattle with low versus a high antral follicle count (AFC). Ovaries were removed (n = 5 per group) near the beginning of the nonovulatory follicular wave, before follicles could be identified via ultrasonography as being dominant, from heifers with high versus a low AFC. The F1, F2, and F3 follicles were dissected and diameters determined. Follicular fluid and thecal, granulosal, and cumulus cells and the oocyte were isolated and subjected to biomarker analyses. Although the size and numerous biomarkers of differentiation, such as mRNAs for the gonadotropin receptors, were similar, intrafollicular concentrations of estradiol and the abundance of mRNAs for CYP19A1 in granulosal cells and ESR1, ESR2, and CTSB in cumulus cells were greater, whereas mRNAs for AMH in granulosal cells and TBC1D1 in thecal cells were lower for animals with low versus a high AFC during follicle waves. Hence, variation in the ovarian reserve may have an impact on follicular function and oocyte quality via alterations in intrafollicular estradiol production and expression of key genes involved in follicle-stimulating hormone action (AMH) and estradiol (CYP19A1) production by granulosal cells, function and survival of thecal cells (TBC1D1), responsiveness of cumulus cells to estradiol (ESR1, ESR2), and cumulus cell determinants of oocyte quality (CTSB).

Crystal structure of a monomeric form of SARS-CoV endonuclease nsp15 suggests a role for hexamerization as an allosteric switch

Mature nonstructural protein-15 (nsp15) from the severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) contains a novel uridylate-specific Mn2+-dependent endoribonuclease (NendoU). Structure studies of the full-length form of the obligate hexameric enzyme from two CoVs, SARS-CoV and murine hepatitis virus, and its monomeric homologue, XendoU from Xenopus laevis, combined with mutagenesis studies have implicated several residues in enzymatic activity and the N-terminal domain as the major determinant of hexamerization. However, the tight link between hexamerization and enzyme activity in NendoUs has remained an enigma. Here, we report the structure of a trimmed, monomeric form of SARS-CoV nsp15 (residues 28 to 335) determined to a resolution of 2.9 A. The catalytic loop (residues 234 to 249) with its two reactive histidines (His 234 and His 249) is dramatically flipped by approximately 120 degrees into the active site cleft. Furthermore, the catalytic nucleophile Lys 289 points in a diametrically opposite direction, a consequence of an outward displacement of the supporting loop (residues 276 to 295). In the full-length hexameric forms, these two loops are packed against each other and are stabilized by intimate intersubunit interactions. Our results support the hypothesis that absence of an adjacent monomer due to deletion of the hexamerization domain is the most likely cause for disruption of the active site, offering a structural basis for why only the hexameric form of this enzyme is active.

TGF-beta superfamily members and ovarian follicle development

In recent years, exciting progress has been made towards unravelling the complex intraovarian control mechanisms that, in concert with systemic signals, coordinate the recruitment, selection and growth of follicles from the primordial stage through to ovulation and corpus luteum formation. A plethora of growth factors, many belonging to the transforming growth factor-beta (TGF-beta) superfamily, are expressed by ovarian somatic cells and oocytes in a developmental, stage-related manner and function as intraovarian regulators of folliculogenesis. Two such factors, bone morphogenetic proteins, RMP-4 and BMP-7, are expressed by ovarian stromal cells and/or theca cells and have recently been implicated as positive regulators of the primordial-to-primary follicle transition. In contrast, evidence indicates a negative role for anti-Mullerian hormone (AMH, also known as Mullerian-inhibiting substance) of pre-granulosa/granulosa cell origin in this key event and subsequent progression to the antral stage. Two other TGF-beta superfamily members, growth and differentiation factor-9 (GDF-9) and BMP-15 (also known as GDF-9B) are expressed in an oocyte-specific manner from a very early stage and play key roles in promoting follicle growth beyond the primary stage; mice with null mutations in the gdf-9 gene or ewes with inactivating mutations in gdf-9 or bmp-15 genes are infertile with follicle development arrested at the primary stage. Studies on later stages of follicle development indicate positive roles for granulosa cell-derived activin, BMP-2, -5 and -6, theca cell-derived BMP-2, -4 and -7 and oocyte-derived BMP-6 in promoting granulosa cell proliferation, follicle survival and prevention of premature luteinization and/or atresia. Concomitantly, activin, TGF-beta and several BMPs may exert paracrine actions on theca cells to attenuate LH-dependent androgen production in small to medium-size antral follicles. Dominant follicle selection in monovular species may depend on differential FSH sensitivity amongst a growing cohort of small antral follicles. Changes in intrafollicular activins, GDF-9, AMH and several BMPs may contribute to this selection process by modulating both FSH- and IGF-dependent signalling pathways in granulosa cells. Activin may also play a positive role in oocyte maturation and acquisition of developmental competence. in addition to its endocrine role to suppress FSH secretion, increased output of inhibin by the selected dominant follicle(s) may upregulate LH-induced androgen secretion that is required to sustain a high level of oestradiol secretion during the pre-ovulatory phase. Advances in our understanding of intraovarian regulatory mechanisms should facilitate the development of new approaches for monitoring and manipulating ovarian function and improving fertility in domesticated livestock, endangered species and man.

Bone morphogenetic proteins (BMP)-4,-6, and-7 potently suppress basal and luteinizing hormone-induced androgen production by bovine theca interna cells in primary culture: Could ovarian hyperandrogenic dysfunction be caused by a defect in thecal BMP signaling?

We reported recently that bovine theca interna cells in primary culture express several type-I and type-II receptors for bone morphogenetic proteins (BMPs). The same cells express at least two potential ligands for these receptors (BMP-4 and - 7), whereas bovine granulosa cells and oocytes express BMP-6. Therefore, BMPs of intrafollicular origin may exert autocrine/paracrine actions to modulate theca cell function. Here we report that BMP-4, - 6, and - 7 potently suppress both basal ( P < 0.0001; respective IC50 values, 0.78, 0.30, and 1.50 ng/ml) and LH-induced ( P < 0.0001; respective IC50 values, 5.00, 0.55, and 4.55 ng/ml) androgen production by bovine theca cells while having only a moderate effect on progesterone production and cell number. Semiquantitative RT-PCR showed that all three BMPs markedly reduced steady-state levels of mRNA for P450c17. Levels of mRNA encoding steroidogenic acute regulatory protein, P450scc, and 3 beta-hydroxysteroid dehydrogenase were also reduced but to a much lesser extent. Immunocytochemistry confirmed a marked reduction in cellular content of P450c17 protein after BMP treatment ( P < 0.001). Exposure to BMPs led to cellular accumulation of phosphorylated Smad1, but not Smad2, confirming that the receptors signal via a Smad1 pathway. The specificity of the BMP response was further explored by coincubating cells with BMPs and several potential BMP antagonists, chordin, gremlin, and follistatin. Gremlin and chordin were found to be effective antagonists of BMP-4 and - 7, respectively, and the observation that both antagonists enhanced ( P < 0.01) androgen production in the absence of exogenous BMP suggests an autocrine/paracrine role for theca-derived BMP- 4 and - 7 in modulating androgen production. Collectively, these data indicate that an intrafollicular BMP signaling pathway contributes to the negative regulation of thecal androgen production and that ovarian hyperandrogenic dysfunction could be a result of a defective autoregulatory pathway involving thecal BMP signaling.

Bone morphogenetic protein (BMP) ligands and receptors in bovine ovarian follicle cells: actions of BMP-4,-6 and-7 on granulosa cells and differential modulation of Smad-1 phosphorylation by follistatin

Given the paucity of information on the potential roles of bone morphogenetic proteins (BMPs) in the ruminant ovary we conducted immunolocalization and functional studies on cells isolated from bovine antral follicles. Immunocytochemistry revealed expression of BMP-4 and -7 in isolated theca cells whereas granulosa cells and oocytes selectively expressed RMP-6. All three cell types expressed a range of BMP-responsive type-I (BMPRIB, ActRI) and type-II (BMPRII, ActRII, ActRIIB) receptors supporting autocrine/paracrine roles within the follicle. This was reinforced by functional experiments on granulosa cells which showed that BMP-4, -6 and -7 promoted cellular accumulation of phosphorylated Smad-1 but not Smad-2 and enhanced 'basal' and IGF-stimulated secretion of oestradiol (E2), inhibin-A, activin-A and follistatin (FS). Concomitantly, each BMP suppressed 'basal' and IGF-stimulated progesterone secretion, consistent with an action to prevent or delay atresia and/or luteinization. BMPs also increased viable cell number under 'basal' (BMP-4 and -7) and IGF-stimulated (BMP-4, -6 and -7) conditions. Since FS, a product of bovine granulosa cells, has been shown to bind several BMPs, we used the Biacore technique to compare its binding affinities for activin-A (prototype FS ligand) and BMP-4, -6 and -7. Compared with activin-A (K-d 0.28 +/- 0.02 nM; 100%), the relative affinities of FS for BMP-4, -6 and -7 were 10, 5 and 1% respectively. Moreover, studies on granulosa cells showed that preincubation of ligand with excess FS abolished activin-A-induced phosphorylation of Smad-2 and BMP-4-induced phosphorylation of Smad-1. However, FS only partially reversed BMP-6-induced Smad-1 phosphorylation and had no inhibitory effect on BMP-7-induced Smad-1 phosphorylation. These findings support functional roles for BMP-4, -6 and -7 as paracrine/autocrine modulators of granulosa cell steroidogenesis, peptide secretion and proliferation in bovine antral follicles. The finding that FS can differentially modulate BMP-induced receptor activation and that this correlates with the relative binding affinity of FS for each BMP type implicates FS as a potential modulator of BMP action in the ovary.

Oocyte-mediated suppression of follicle-stimulating hormone- and insulin-like growth factor-induced secretion of steroids and inhibin-related proteins by bovine granulosa cells in vitro: Possible role of transforming growth factor alpha

The objective was to investigate the potential role of the oocyte in modulating proliferation and basal, FSH-induced and insulin-like growth factor (IGF)-induced secretion of inhibin A (inh A), activin A (act A), follistatin (FS), estradiol (E-2), and progesterone (P-4) by mural bovine granulosa cells. Cells from 4- to 6-mm follicles were cultured in serum-free medium containing insulin and androstenedione, and the effects of ovine FSH and IGF analogue (LR3-IGF-1) were tested alone and in the presence of denuded bovine oocytes (2, 8, or 20 per well). Medium was changed every 48 h, cultures were terminated after 144 h, and viable cell number was determined. Results are based on combined data from four independent cultures and are presented for the last time period only when responses were maximal. Both FSH and IGF increased (P < 0.001) secretion of inh A, act A, FS, E-2, and P-4 and raised cell number. In the absence of FSH or IGF, coculture with oocytes had no effect on any of the measured hormones, although cell number was increased up to 1.8-fold (P < 0.0001). Addition of oocytes to FSH-stimulated cells dose-dependently suppressed (P < 0.0001) inh A (6-fold maximum suppression), act A (5.5-fold), FS (3.6-fold), E-2 (4.6-fold), and P-4 (2.4-fold), with suppression increasing with FSH dose. Likewise, oocytes suppressed (P < 0.001) IGF-induced secretion of inh A, act A, FS, and E-2 (P < 0.05) but enhanced IGF-induced P-4 secretion (1.7-fold; P < 0.05). Given the similarity of these oocyte-mediated actions to those we observed previously following epidermal growth factor (EGF) treatment, we used immunocytochemistry to determine whether bovine oocytes express EGF or transforming growth factor (TGF) alpha. Intense staining with TGFalpha antibody (but not with EGF antibody) was detected in oocytes both before and after coculture. Experiments involving addition of TGFalpha to granulosa cells confirmed that the peptide mimicked the effects of oocytes on cell proliferation and on FSH- and IGF-induced hormone secretion. These experiments indicate that bovine oocytes secrete a factor(s) capable of modulating granulosa cell proliferation and responsiveness to FSH and IGF in terms of steroidogenesis and production of inhibin-related peptides, bovine oocytes express TGFalpha but not EGF, and TGFalpha is a prime candidate for mediating the actions of oocytes on bovine granulosa cells.