1. Identification of genital tract markers in the human seminal plasma using an integrative genomics approach
- Author
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Thomas Fréour, Régis Lavigne, Jacques Auger, Bertrand Evrard, Charles Pineau, Antoine Rolland, Christine Kervarrec, Pierre Calvel, Nathalie Rioux-Leclercq, Claire Dauly, Institut de recherche en santé, environnement et travail (Irset), Université d'Angers (UA)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Plateforme Protéomique-Biogenouest (PPB), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Université d'Angers (UA)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Proteomics Core Facility (Protim), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Plateforme Génomique Santé Biogenouest®-Plateforme Génomique Santé Biogenouest®, Thermo Fisher Scientific, Thermo Fisher Scientific Inc., E7-E9, Médecine et Biologie du Développement et de la Reproduction, Centre hospitalier universitaire de Nantes (CHU Nantes), Transcriptional networks in gametogenesis and cancer, Service d'anatomie et cytologie pathologiques [Rennes] = Anatomy and Cytopathology [Rennes], CHU Pontchaillou [Rennes], Institut de Génétique et Développement de Rennes (IGDR), Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES), Service d'Histologie-Embryologie, Biologie de la Reproduction (CECOS Paris Cochin), Hôpital Cochin [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Conseil Régional de Bretagne, IBiSA, Agence de la Biomédecine, Université d'Angers (UA)-Université de Rennes (UR)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Université d'Angers (UA)-Université de Rennes (UR)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Université d'Angers (UA)-Université de Rennes (UR)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Proteomics Core Facility (Protim), Université de Rennes (UR)-Plateforme Génomique Santé Biogenouest®-Plateforme Génomique Santé Biogenouest®, Université d'Angers (UA)-Université de Rennes (UR)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Université d'Angers (UA)-Université de Rennes (UR)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Université de Rennes (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Cochin [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Touya, Véronique, Institut de recherche, santé, environnement et travail ( Irset ), Université d'Angers ( UA ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] ( EHESP ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ) -Université des Antilles ( UA ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] ( EHESP ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ) -Université des Antilles ( UA ) -Université d'Angers ( UA ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] ( EHESP ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ) -Université des Antilles ( UA ) -Proteomics Core Facility ( Protim ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Plateforme Génomique Santé Biogenouest®-Plateforme Génomique Santé Biogenouest®, Centre hospitalier universitaire de Nantes ( CHU Nantes ), Service d'anatomie et cytologie pathologiques [Rennes], Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Hôpital Pontchaillou-CHU Pontchaillou [Rennes], Institut de Génétique et Développement de Rennes ( IGDR ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Service d'Histologie-Embryologie, Biologie de la Reproduction ( CECOS ), and Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP)-CHU Cochin [AP-HP]
- Subjects
Adult ,Male ,Seminal Plasma Proteins ,Semen ,Genitalia, Male ,Biology ,Proteomics ,Bioinformatics ,Peptide Mapping ,Male infertility ,03 medical and health sciences ,0302 clinical medicine ,Seminal vesicle ,Tandem Mass Spectrometry ,medicine ,Humans ,[SDV.BDLR] Life Sciences [q-bio]/Reproductive Biology ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,Chromatography, High Pressure Liquid ,Infertility, Male ,030304 developmental biology ,0303 health sciences ,030219 obstetrics & reproductive medicine ,L-Lactate Dehydrogenase ,Gene Expression Profiling ,Rehabilitation ,Obstetrics and Gynecology ,[SDV.BDLR]Life Sciences [q-bio]/Reproductive Biology ,Genomics ,medicine.disease ,Spermatozoa ,Peptide Fragments ,Isoenzymes ,Gene expression profiling ,Phosphoglycerate Kinase ,[ SDV.BDLR ] Life Sciences [q-bio]/Reproductive Biology ,medicine.anatomical_structure ,Reproductive Medicine ,Organ Specificity ,Proteome ,Biomarker (medicine) ,Genital Diseases, Male ,Transketolase ,Biomarkers - Abstract
International audience; STUDY QUESTION: Can protein biomarkers of the male genital tract be identified in human seminal plasma? SUMMARY ANSWER: We identified potential biomarkers for each of the organs participating in the secretions of the human seminal plasma. WHAT IS KNOWN ALREADY: The seminal plasma fulfills critical functions for fertility by providing spermatozoa with a protective milieu, promoting their final maturation and modulating the immune responsiveness of the female reproductive tract. It is also considered to be a promising source of biomarkers of male infertility and/or pathologies of the male genital tract. STUDY DESIGN, SIZE, DURATION: This study combines proteomic analyses of normal seminal plasma together with transcriptomic gene expression profiling of human healthy tissues. MATERIALS, SETTING, METHODS: Non-liquefied seminal plasma proteins from a healthy donor were prefractionated using two sequential Proteominer™ libraries. Eight subproteome fractions were collected, trypsin digested and subjected to three successive mass spectrometry analyses for peptide characterization. The list of identified proteins was compared with and merged with other available data sets of the human seminal plasma proteome. The expression of corresponding genes was then investigated using tissue transcriptome profiles to determine where, along the male reproductive tract, these proteins were produced. Finally, tissue specificity of a selected subset of biomarker candidates was validated on human tissues. MAIN RESULTS AND THE ROLE OF CHANCE: We first performed a proteomic analysis of the human seminal plasma and identified 699 proteins. By comparing our protein list with other previous proteomic data sets, we found that 2545 unique proteins have been described so far in the human seminal plasma. We then profiled their expression at the gene level and identified 83 testis, 42 epididymis, 7 seminal vesicle and 17 prostate candidate protein markers. For a subset of testis-specific candidates, i.e. TKTL1, LDHC and PGK2, we further validated their germ cell expression and demonstrated that such markers could distinguish between semen from fertile and infertile men. LIMITATIONS, REASONS FOR CAUTION: While some of the markers we identified are well-known tissue-specific products, further dedicated studies to validate the biomarker status of new candidates will be required. Additionally, whether or not the abundance of these proteins is indeed decreased in some specific pathological situations remains to be determined. WIDER IMPLICATIONS OF THE FINDINGS: Using an integrative genomics approach, we identified biomarker candidates for each of the organs participating in the seminal plasma production. In this study, we essentially focused on germ cell markers and their potential application for the diagnosis of male infertility. Other types of markers also deserve a focused attention given their potential predictive value for various reproductive disorders, notably for prostate cancers. STUDY FUNDING/COMPETING INTEREST(S): This work was supported by the Proteomics Core Facility at Biogenouest and was funded by Conseil Régional de Bretagne, IBiSA and Agence de la Biomédecine grants. The authors declare that there exists a competing financial interest in this work that is related to a patent application on the use of identified germ cell-specific proteins in an antibody-based assay (Fertichip™) to predict the successful testicular biopsy outcomes in human non-obstructive azoospermia.
- Published
- 2012