The prenatal expression of mRNA and protein of the prion protein gene, PRNP, in sheep

Abstract

The expression of the prion protein gene both on mRNA and protein levels were investigated in ovine female reproductive organs and in various tissues of their foetuses during the prenatal stage. Reproductive organs such as ovary, oviduct, endometrium, myometrium and caruncle were collected at the 1st, 3rd and 5th month of pregnancy. Foetal tissues were the whole foetuses at 1 month of age, brain, cotyledon, heart, intestine, kidney, liver, lung and muscle of 2-month-old foetuses. At 3 and 5 months of age the spinal cord and spleen were added. Sheep were categorized as resistant (R1) or high susceptible (R5) to scrapie according to their PRNP genotype. In both genotype groups, the gene transcript was detectable in all stages and all tissues examined by RT-PCR. The gene expression profiles of R1 and R5 groups were similar. Comparisons between reproductive organs demonstrated the highest expression level in caruncle tissue of ewes, whereas the level was high in brain and low in liver of their foetuses. In addition, real-time RT-PCR was performed in immature oocytes, mature oocytes, <i>in vivo</i> embryos at morula stage and in 1-month-old foetuses. The results showed that the relative expression levels of PRNP mRNA in mature oocytes and morula-stage embryos were significantly lower than those in immature oocytes and 1-month-old foetuses (p≤0.05). Fluorescent in situ hybridisation in adult ovaries and 1-month-old foetuses demonstrated the presence of the gene transcript in oocytes, granulosa cells, theca cells, ovarian cortex, ovarian medulla and corpus lutuem of the ovaries, and in brain, vertebral column, dermatome, heart, liver and kidney of the foetuses of both groups. Western blot analyses revealed the immunoreactive bands corresponding to PrP^C in all female reproductive tissues as well as their foetuses collected at the 1st month gestation. The PrP^C was also detected in all tissues of 2-month-old foetuses. In addition, immunohistochemical staining implicated localisation of PrPC in brain, heart and kidney of 1-month-old foetuses. The PrP^C was also found in ovarian cortex and ovarian medulla of the two groups however, it was undetectable in oocytes, granulosa cells, theca cells and corpus luteum, in this study.

<b>Die pränatale Expression der mRNA und des Protein vom Prion-Proteingen PRNP beim Schaf</b><br /> Die Expression des Prion-Protein (PRNP) Gens wurde auf den Ebenen mRNA und Protein in den Geschlechtsorganen des weiblichen Schafs sowie verschiedenen Geweben von Schafsföten unterschiedlicher Trächtigkeitsstadien untersucht. Reproduktive Organe wie Ovar, Eileiter, Endometrium, Myometrium und Karunkel wurden während dem ersten, dritten und fünften Trächtigkeitsmonat beprobt. Im ersten Monat der Entwicklung wurde der gesamte Fötus beprobt, beim zweimonatigen Fötus wurden Proben von Gehirn, Kotyledonen, Herz, Darm, Niere, Leber, Lunge und Muskel entnommen. Bei den drei und fünf Monate alten Föten wurden zusätzlich Proben von Rückenmark und Gehirn entnommen. Die Schafe wurden anhand ihrer PRNP Genotypen in die Kategorien resistent gegen (R1) oder anfällig für (R5) Scrapie eingestuft. In beiden Genotypgruppen konnten die Gentranskripte in allen Stadien und allen untersuchten Geweben mit einer RT-PCR nachgewiesen werden. Das Profil der Genexpression der R1 und R5 Gruppen war ähnlich. Der Vergleich der reproduktiven Organe zeigte das höchste Expressionslevel im Karunkelgewebe der Mutterschafe, während das Level im Gehirn hoch und in der Leber der Feten niedrig war. Zusätzlich wurde eine Real-Time RT-PCR in unreifen Oozyten, reifen Oozyten, <i>in vivo </i>Embryonen zum Morulastadium und in einmonatigen Föten durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass das relative Expressionslevel der PRNP mRNA in reifen Oozyten und Embryonen im Morulastadium signifikant niedriger war als in unreifen Oozyten und einmonatigen Föten (p≤0,05). Fluoreszenz in situ Hybridisierung von adulten Ovarien und einmonatigen Föten wies die Gentranskripte in Oozyten, Granulosazellen, Thekazellen, Ovarrinde, Ovarmark und Gelbkörpern der Ovarien und im Gehirn, Wirbelsäule, Dermatom, Herz, Leber und Niere der Feten beider Gruppen nach. Eine Westernblot-Analyse zeigte die zu PrP^C korrespondierenden immunreaktiven Banden in allen weiblichen Reproduktionsgeweben ebenso wie in den einmonatigen Föten. Das PrP^C wurde ebenfalls in allen Geweben des zweimonatigen Fötus gefunden. Zusätzlich implizierte die immunohistochemische Färbung die Lokalisation des PrP^C in Gehirn, Herz und Niere des einmonatigen Fötus. Das PrP^C wurde in dieser Untersuchung ebenfalls in beiden Gruppen in der Rinde und im Mark des Ovars jedoch nicht in Oozyten, Granulosazellen, Thekazellen und Gelbkörpern nachgewiesen.