The association between Mitochondrial CYB, CO3, ATP6 and ATP8 polymorphisms and male infertility

Abstract

A genetic predisposition that affects sperm function and performance may account for idiopathic male infertility. Specific conditions of male infertility and abnormal sperm function are linked to genetic changes in the mitochondrial DNA (mtDNA). Certain deficiencies in mitochondrial function may be caused by mutations of the mitochondrial genes MT-CYB, MT-CO3, MT-ATP6 and MT-ATP8. Therefore, the current study objective was to examine how mutations in the MT- CYB, MT-CO3, MT-ATP6 and MT-ATP8 genes affected sperm motility and male infertility. A total of 111 men had their sperm samples collected, of which 67 were subfertile and 44 were fertile. The mitochondrial DNA was isolated and amplified using QIAGEN's QIAamp DNA Mini Kit and REPLI-g Mitochondrial DNA Kit. Following that, PCR and Sanger sequencing were used to find the target sequence in the MT-CYB, MT-CO3, MT-ATP6, and MT-ATP8 genes. In the present research, a total of 49 single nucleotide polymorphisms (SNPs) were identified and genotyped: thirteen SNPs in MT-CYB rs28357685, rs2853508, rs41518645, rs35070048, rs2853507, rs28357376, rs2853506, rs28660155, rs527236194, rs28357373, rs28357369, rs41504845, and rs2854124, twelve SNPs in MT-CO3 gene rs2248727, rs7520428, rs3134801, rs9743, rs28358272, rs2853824, rs2856985, rs2854139, rs41347846, rs28380140, rs3902407, and 28411821, fourteen SNPs in MT-ATP6 rs2001031, rs2000975, rs2298011, rs7520428, rs9645429, rs112660509, rs6650105, rs6594033, rs6594034, rs6594035, rs3020563, rs28358887, rs2096044, and rs9283154, and ten SNPs in MT-ATP8: rs9285835, rs9285836, rs9283154, rs8179289, rs121434446, rs1116906, rs2153588, rs1116905, rs1116907, and rs3020563. The genotypes frequency between fertile and subfertile groups was significantly different for three variants in MT-CYB: rs28357373 (T15629C) (P = 0.0439), rs41504845 (C15833T) ( P = 0.0038), and rs527236194 (T15784C) (P = 0.0005). Additionally, two SNPs demonstrated an association of significance between infertility in men and allele frequency: rs41504845 (C15833T) (P = 0.0147) and rs527236194 (T15784C) (P = 0.0014). Moreover, in MT-CO3 and MT-ATP6, Only the rs7520428 demonstrated a significant difference statistically between subfertile and fertile groups in the genotype and allele frequency test (P < 0.0001 for both). In conclusion, the current study showed that SNPs rs527236194, rs28357373 and rs41504845 in MT-CYB, and rs7520428 in the MT-CO3 and MT-ATP6 were correlated with male infertility. To determine the correct activity of these genes in male infertility, further studies on larger populations are needed

Die idiopathische männliche Unfruchtbarkeit kann auf genetische Veranlagungen zurückgeführt werden, die die Leistung und Funktion der Spermien beeinträchtigen. Genetische Veränderungen in der mitochondrialen DNA (mtDNA) wurden mit bestimmten Arten männlicher Unfruchtbarkeit und abnormaler Spermienfunktion in Verbindung gebracht. Mutationen in den Genen MT-CYB, MT-CO3, MTATP6 und MT-ATP8 können zu einigen Mängeln der mitochondrialen Funktion führen. Daher wollten wir in der aktuellen Studie die Wirkung von Mutationen in den MT-CYB, MT-CO3, MT-ATP6 und MT-ATP8 Genen auf die Spermienmotilität und männliche Unfruchtbarkeit untersuchen. Es wurden Samenproben von 111 Männern entnommen, wobei 67 Männer subfertil und 44 fruchtbar waren. QIAamp DNA-Mini Kit und REPLI-g Mitochondrial DNA Kit von QIAGEN wurden verwendet, um die mitochondriale DNA zu isolieren und zu amplifizieren. Gefolgt von PCR und Sanger-Sequenzierung für die Zielsequenz in den MT-CYB, MT-CO3, MT-ATP6, und MT-ATP8 Genen. Insgesamt wurden neunundvierzig Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) identifiziert und wie folgt genotypisiert: dreizehn SNPs in MTCYB rs2853508, rs28357685, rs41518645, rs2853507, rs28357376, rs35070048, rs2853506, rs28660155, rs527236194, rs28357373, rs28357369, rs41504845, und rs2854124, zwölf SNPs im MTCO3 Gen rs2248727, rs7520428, rs3134801, rs9743, rs28358272, rs2853824, rs2856985, rs2854139, rs41347846, rs28380140, rs3902407 und 28411821, vierzehn SNPs in MT-ATP6 rs2001031, rs2000975, rs2298011, rs7520428, rs9645429, rs112660509, rs6650105, rs6594033, rs6594034, rs6594035, rs3020563, rs28358887, rs2096044, und rs9283154, und zehn SNPs in MT-ATP8: rs9285835, rs9285836, rs9283154, rs8179289, rs121434446, rs1116906, rs2153588, rs1116905, rs1116907, und rs3020563. Bei MT-CYB zeigten drei Varianten einen signifikanten Unterschied in der Häufigkeit der Genotypen zwischen subfertilen und fruchtbaren Gruppen: rs527236194 (T15784C) (P = 0,0005), rs28357373 (T15629C) (P = 0,0439) und rs41504845 (C15833T) (P = 0,0038). Darüber hinaus zeigten zwei SNPs einen signifikanten Zusammenhang zwischen den Allelfrequenzen von rs527236194 (T15784C) (P = 0,0014) und rs41504845 (C15833T) (P = 0,0147) und männlicher Unfruchtbarkeit. Darüber hinaus zeigte nur der rs7520428 bei MT-CO3 und MT-ATP6 einen statistisch signifikanten Unterschied zwischen subfertilen und fruchtbaren Gruppen im Genotyp- und Allel-Frequenztest (P < 0,0001 für beide). Zusammenfassend zeigte die aktuelle Studie, dass die SNPs rs527236194, rs28357373 und rs41504845 bei MT-CYB und rs7520428 bei MT-CO3 und MT-ATP6 mit männlicher Unfruchtbarkeit korreliert waren. Weitere Studien an größeren Populationen sind erforderlich, um die genaue Rolle dieser Gene bei der Entwicklung der männlichen Unfruchtbarkeit aufzudecken.