Proteome of bull fertility: a comparative study between resting and in-service Nellore bulls

Abstract

This study aimed to analyses sperm proteome of Nellore bulls by comparing their sperm protein profiles and identifying differentially abundant proteins during their in-service and resting periods. A total of twenty bulls aged between 19.8 and 22.7 months were investigated at their resting period and at the breeding season (in-service). Semen samples were collected from bulls by electroejaculatation and preserved in liquid nitrogen. A total of 155 sperm proteins were identified from the protein analysis using SDA-PAGE. 84 of these proteins were specific to both resting bulls and in-service bulls while 61 were found only in resting bulls and five found only in the samples from in-service bulls. The differentially expressed sperm proteins observed in sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis were identified using LC-MS/MS. In resting bulls, albumin was differentially expressed and significantly (p<0.05) lower, down regulated in in-service bulls. SRN, bovin proacrosine, GAPDHS, ASRGL1, BSP1, CES5A, SPACA3, SPAM1, ADAM32 and ACE were significantly (p<0.05) lower and down regulated in in-service bulls. SPADH1 and LOC101907989 were differentially expressed in in-service bulls, significantly (p<0.05) lower and down regulated in resting bulls; SPADH1 (spermadhesin-1) associates with seminal plasma proteins BSP-30k Da, seminal plasma PDC-109, seminal plasma A3, ANG1, RNASE4, SRN and carbohydrate-binding proteins (uncharacterized protein). These findings suggest that these sperm proteins play significant role and are associated with increased fertility in bull during in-service periods rather than when they are at rest. This study suggests prior clean-up of breeding bulls before breeding season to allow for biological processes and favorable correlations of other sperm protein like SPADH1 in the regulation of sperm maturation, functions, fertility and oocyte-sperm interaction. Keywords: Fertility. Seminal plasma proteins. Spermadhesin-1.Este estudo teve como objetivo analisar o proteoma espermático de touro Nelore, comparando seus perfis proteicos espermáticos e identificando proteínas diferencialmente abundantes durante seus períodos de serviço e descanso. Um total de vinte touros com idades entre 19,8 e 22,7 meses foram investigados no período de descanso e na estação de monta (em serviço). Amostras de sêmen foram coletadas de touros por eletroejaculação e preservadas em nitrogênio líquido. Um total de 155 proteínas espermáticas foram identificadas a partir da análise de proteínas usando SDA-PAGE. 84 dessas proteínas eram comuns a touros em repouso e em serviço, enquanto 61 foram encontradas apenas em touros em repouso e cinco encontradas apenas em amostras de touros em serviço. As proteínas espermáticas diferencialmente expressas observadas na eletroforese em gel de dodecil sulfato de sódio e poliacrilamida foram identificadas usando LC-MS/MS. Em RB, a albumina foi expressa diferencialmente e significativamente (p<0,05) menor, regulada negativamente em touros em serviço. SRN, proacrosina bovina, GAPDHS, ASRGL1, BSP1, CES5A, SPACA3, SPAM1, ADAM32 e ACE foram significativamente (p<0,05) mais baixos e regulados negativamente em ISB. SPADH1 e LOC101907989 foram expressos diferencialmente em touros em serviço, significativamente (p<0,05) mais baixos e menos regulados em touros em repouso; SPADH1 (espermadesina-1) associa-se às proteínas do plasma seminal BSP-30k Da, plasma seminal PDC- 109, plasma seminal A3, ANG1, RNASE4, SRN e proteínas de ligação a carboidratos (proteína não caracterizada). Esses achados sugerem que essas proteínas espermáticas desempenham um papel significativo e estão associadas ao aumento da fertilidade em touros durante os períodos de serviço, e não quando estão em repouso. Este estudo sugere uma limpeza prévia dos touros reprodutores antes da estação reprodutiva para permitir processos biológicos e correlações favoráveis de outras proteínas espermáticas com SPADH1 na regulação da maturação, funções, fertilidade e interação oócito-espermatozoide. Palavras-chave: Fertilidade. Proteínas do plasma seminal. Espermadesina-1.