哺乳動物精子發(fā)生是一個高度協(xié)調(diào)的復(fù)雜過程，依次經(jīng)歷精原細胞有絲分裂、精母細胞減數(shù)分裂和精子形成三個階段。在此過程中，位于睪丸曲細精管內(nèi)的支持細胞作為唯一的體細胞類型，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它們通過構(gòu)建血睪屏障、執(zhí)行合成與分泌功能、進行物質(zhì)吞噬以及提供結(jié)構(gòu)支撐等多種方式，為生精過程提供必需的微環(huán)境與支持。 RNA 外切體復(fù)合物的核心核糖核酸酶 DIS3 是轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的關(guān)鍵因子，其在兩性生殖系統(tǒng)發(fā)育中的作用已有報道， 然而 該酶在雄性支持細胞發(fā)育中的具體生理功能仍不清楚 。

近日， 山東大學生命科學學院 汪正品 課題組在Development雜志在線發(fā)表了題為DIS3 ribonuclease regulates Sertoli cell development to support spermatogenesis in mice的研究論文，該研究通過構(gòu)建支持細胞條件性敲除小鼠模型，結(jié)合多組學方法，初步揭示了 DIS3 調(diào)控支持細胞發(fā)育進而促進精子發(fā)生的 分子 機制 。

該研究 通過 利用 A mh -C re 小鼠在 支持 細胞 中 特異性敲除 Dis 3 基因 （ D is 3 cKO ），結(jié)合多組學 方法 ，闡明了 DIS3 在 支持細胞發(fā)育及成熟中 的關(guān)鍵作用。研究人員發(fā)現(xiàn) D is 3 cKO 成年雄性小鼠表現(xiàn)為完全不育，睪丸顯著萎縮 。 組織學分析顯示生精小管內(nèi) 精子發(fā)生障礙，支持細胞數(shù)量顯著減少以及排列紊亂 。 進一步研究發(fā)現(xiàn)，支持細胞敲除 D IS3 ，支持細胞增殖能力顯著降低，而凋亡顯著增多。支持細胞骨架結(jié)構(gòu)異常，血睪屏障完整性受損。隨后通過單細胞測序?qū)φ战M和 D is 3 cKO 組的支持細胞進行了聚類分析 和擬時序分析， 結(jié)果發(fā)現(xiàn) D is 3 cKO 組的支持細胞大多聚集于未成熟的細胞群，而對照組的支持細胞聚集于成熟的細胞群，表明 D is 3 cKO 組的支持細胞成熟分化過程受損 。由于支持細胞的發(fā)育異常，進而導致了支持細胞和生精細胞之間的細胞通訊受損，最終 導致精子發(fā)生障礙 。

為解析分子機制，本研究 通過 單細胞測序 對支持細胞差異基因進行分析，取上調(diào)的基因與之前已經(jīng)發(fā)表的 D IS3 CLIP- seq 數(shù)據(jù)進行聯(lián)合分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn) p 53 和 Wnt 信號通路在 D IS3 敲除的支持細胞中異常 活躍 。 基因表達分析 以及免疫熒光染色也證實了這一結(jié)果。隨后通過在體注射 p 53 和 Wnt 信號通路的抑制劑，可以部分減輕條件性敲除小鼠的表型。

綜上所述， 本研究結(jié)果表明，支持細胞中 DIS3 的缺失會抑制其增殖并顯著促進凋亡，進而導致支持細胞發(fā)育異常。該異常表現(xiàn)為細胞骨架結(jié)構(gòu)紊亂、血睪屏障完整性破壞以及細胞間通訊受損。伴隨 p53 與 Wnt 信號通路的異常 活躍 ，支持細胞的成熟分化過程受到嚴重損害 。

D IS3 調(diào)控 支持細胞發(fā)育過程模式示意圖

山東大學生命科學學院博士研究生 王嘯 和 博士后 李娜娜 為 本 論文的共同第一作者， 汪正品 教授為 獨立 通訊作者。

原文鏈接：https://doi.org/10.1242/dev.205166

制版人：十一

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