精子發(fā)生是一個高度協(xié)調(diào)且復(fù)雜的過程，主要包括精原細胞的自我更新與分化 、 減數(shù)分裂 、 精子變形等過程。在這一過程中，細胞需要在特定時間點完成基因表達程序重構(gòu)，任何關(guān)鍵節(jié)點發(fā)生異常都可能導(dǎo)致精子發(fā)生阻滯，進而引發(fā)少精癥或無精子癥等男性不育問題。近年來， 人們逐漸 認識到精子發(fā)生不僅受到轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控，更受到廣泛的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 ， 其中 RNA 結(jié)合蛋白（ RNA-binding proteins, RBPs ） 在轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中 扮演著關(guān)鍵 角色。 hnRNP 家族蛋白 作為典型的 RNA 結(jié)合蛋白已被證實 參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展 ， hnRNPK 作為其中一員，可參與 mRNA 剪接、轉(zhuǎn)運、穩(wěn)定性調(diào)控以及翻譯調(diào)控等多個環(huán)節(jié)。 現(xiàn)有 研究提示 hnRNPK 在多種組織細胞中發(fā)揮 有 重要的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控， 并參與 雄性生殖細胞發(fā)育 。然而，有關(guān) hnRNPK 在精子發(fā)生中的具體分子機制仍 不十分清楚 。

近日 ， 華中科技大學(xué) 同濟醫(yī)學(xué)院 生 殖健康研究所 袁水橋 教授團隊，聯(lián)合 武漢市中心醫(yī)院 張慶華 教授、 西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院 陳曉旭 副 教授 ，在 Nucleic Acids Research 雜志上發(fā)表了題為Azoospermia phenotype andscRNA-seq revealhnRNPKas a factor essential for male germ cell development in mice的 研究論文。 該 工作 發(fā)現(xiàn) R NA 結(jié)合蛋白 h nRNPK 在生精細胞細胞質(zhì)中 可與 DAZL 互作 共同調(diào)控精子發(fā)生相關(guān)基因的翻譯，并可 在細胞核中 參與生精細胞發(fā)育相關(guān)基因的選擇性剪接調(diào)控， 最終 揭示了 hn RNPK 調(diào)控 生精細胞發(fā)育 的 分子機制。

研究團隊 首先 構(gòu)建 了 Hn rnpk 生 精 細胞特異性基因敲除小鼠模型，對 h n RNPK 在 生 精 細胞的發(fā)育過程 中的生理功能 進行了系統(tǒng)分析。結(jié)果表明， hnRNPK 蛋白 對于 生精 細胞的正常發(fā)育至關(guān)重要 ，生精細胞中 hnRNPK 蛋白 缺失 的 小鼠完全不育，附睪中未檢測到成熟精子 ，表現(xiàn)為無精子癥 ；同時，免疫熒光染色結(jié)果顯示 Hn rnpk 敲除小鼠睪丸中 分化 型 精原細胞 （ c -KIT + ） 數(shù)量顯著減少，精母細胞幾乎完全缺失。隨后，通過 睪丸單細胞測序（ scRNA -seq ） 進一步 分析 發(fā)現(xiàn)，分化精原細胞中出現(xiàn)大量基因表達失調(diào)現(xiàn)象，包括減數(shù)分裂相關(guān)基因表達下調(diào)以及細胞凋亡相關(guān)基因表達上調(diào)， 提示 hn RNPK 缺失后 分化精原細胞無法正常進入減數(shù)分裂并最終走向凋亡。 為探明其調(diào)控作用機制 ，研究團隊 接下來 通過 IP-MS 分析發(fā)現(xiàn) hnRNPK 可與翻譯起始及可變剪接相關(guān)因子發(fā)生互作， 表明 hn RNPK 在細胞質(zhì)和細胞核中均發(fā)揮調(diào)控作用。 同時，核質(zhì)分離實驗 也 證實 了 hnRNPK 在細胞質(zhì)與細胞核中均有表達。 研究團隊 進一步研究 證明了 在 細 胞質(zhì)中， hnRNPK 與 40S 核糖體亞基共定位，并與 DAZL 蛋白相互作用，協(xié)同調(diào)控精原細胞中與減數(shù)分裂、細胞周期及轉(zhuǎn)錄調(diào)控相關(guān)基因的翻譯效率；而在細胞核中， hnRNPK 則通過與剪接因子相互作用，調(diào)控與生殖細胞分化和減數(shù)分裂相關(guān)基因的剪接過程。 作為 RNA 結(jié)合蛋白， R IP-seq 也 揭示了 hn RNPK 結(jié)合的 RNA 分子 參與精子發(fā)生相關(guān)通路，進一步表明了其在精子發(fā)生中的重要作用。

總的來說 ， 本研究 揭示了 hnRNPK 在 生精 細胞 （精原細胞） 發(fā)育中的雙重功能 —— 既參與翻譯調(diào)控，又參與基因剪接調(diào)控，從而保證精原細胞的正常分化與減數(shù)分裂順利進行 （ 圖 1 ） 。 該 研究 結(jié)果 不僅為理解 精原細胞分化和減數(shù)分裂進程 的分子 遺傳調(diào)控 機制提供了新見解，也為 男性不育癥診療 提供了潛在的 分子 靶點。

圖 1. hnRNPK 調(diào)控生精細胞發(fā)育的分子機制圖

華中科技大學(xué) 同濟醫(yī)學(xué)院 生殖健康研究所博士后 高慧慧 、 華中科技大學(xué) 同濟醫(yī)學(xué)院 生殖健康研究所博士研究生 楊詩雨 、 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士研究生 寧澳 為 研究的 共同第一作者 。 華中科技大學(xué) 同濟醫(yī)學(xué)院 生殖健康研究所 袁水橋 教授 、 武漢市中心醫(yī)院 張慶華 教授 ，西北農(nóng)林科技大學(xué) 陳曉旭 副教授 為本文共同通訊作者 。

原文鏈接：https://academic.oup.com/nar/article/54/4/gkag108/8471004

制版人：十一

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