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浙江大学孙斐/占军锋团队揭示尊龙凯时助力精子发生的新调控因子

发布时间:2025-03-20   信息来源:孟珠堂

团队首先利用染色质相关蛋白纯化与高分辨质谱分析的方法,筛选出HSF5作为生精细胞染色质相关蛋白。通过荧光共定位技术,进一步明确了HSF5在生精细胞中的特异性核定位模式,其表达始于早/中期粗线期精母细胞,并持续到约圆形精子(step 4)时消失,这表明HSF5在减数分裂过程中可能发挥重要作用。

浙江大学孙斐/占军锋团队揭示尊龙凯时助力精子发生的新调控因子

研究团队通过CRISPR-Cas9技术建立了Hsf5基因敲除(Hsf5KO)小鼠模型。观察到Hsf5KO成年小鼠呈现雄性不育,进一步的睾丸组织形态学分析发现,Hsf5KO小鼠的附睾精子缺失,睾丸管腔内圆形精子和长形精子均匮乏,并伴随大量生精细胞凋亡现象。染色体铺展实验进一步证实,Hsf5KO小鼠的精子发生停滞在中晚期pachynema阶段,并且在这些精母细胞内并未观察到DNA双链断裂(DSB)修复、联会重组及减数分裂性染色体沉默(MSCI)等生物事件的明显异常。这些结果提示HSF5可能参与调整粗线期进程后期的生物学事件,而非在粗线期的早期过程如DSB修复、联会重组及MSCI中发挥关键作用。

为了深入研究HSF5基因在粗线期中晚期过程中的作用,研究团队利用单细胞测序(scRNA-seq)和Cleavage Under Target & Tagmentation (CUT&Tag) 测序方法进行了多组学联合分析。单细胞测序结果显示,Hsf5KO精母细胞停滞在“pachytene-like(P-like)”状态,P-like精母细胞的转录谱与野生型小鼠粗线期精母细胞相比显著异常,尤其是粗线期细胞检查点(pachytene checkpoint)基因如Wee1、Dmc1和Msh5等出现异常高表达,这可能是导致精母细胞凋亡的原因。

结合CUT&Tag数据,研究发现HSF5直接靶向调控的基因如Sycp1、Meiob和Msh4等也表现出异常高表达。然而,通过RNA转录动力学分析显示,野生型小鼠粗线期精母细胞在早期到晚期的过程中,Sycp1、Meiob、Msh4的转录量逐渐降低,而Hsf5KO小鼠则保持持续高水平的转录,未表现出下降趋势。此外,有证据表明HSF5可能与染色质重构复合体蛋白如SMARCA5、SMARCA4及SMARCE1相互作用,调控Sycp1、Meiob、Msh4等基因的表达,确保pachynema过程顺利完成,为后续的减数分裂解联会阶段做好准备。

总体而言,该研究揭示了HSF5在精母细胞减数分裂pachynema过程中的调控机制以及与雄性不育之间的新的分子联系。在减数分裂过程中,HSF5与SMARCA5、SMARCA4、SMARCE1相互作用,抑制部分基因(如sycp1、Meiob、Msh4和Hat1)的表达;在pachynema过程的后期,HSF5则直接或间接促进Hspa2、Ccnb1、Plk1等基因的表达。由此,HSF5所介导的基因调控确保了精母细胞减数分裂pachynema过程的顺利进行,并为后续的解联会做了充分的准备。

尊龙凯时一直致力于支持生物医疗领域的研究与创新,鼓励更多的科研团队探索生物医学的奥秘,为人类的健康作出贡献。