中新网上海新闻8月12日电 (记者 郑莹莹)精子形成过程中,有许多谜题尚未破解。北京时间8月12日,国际学术期刊《科学》在线发表了中国科研人员一项有关精子细胞的研究,该研究揭示一种叫FXR1的蛋白如何激活精子细胞“休眠”中的“翻译活动”,为男性不育诊断和治疗提供理论依据。
(中国科学院分子细胞科学卓越创新中心 供图;图片说明:FXR1作用机制)
这项研究由中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与细胞生物学研究所)的刘默芳研究组与上海交通大学医学院附属新华医院的黄旲研究组合作完成。
刘默芳研究员介绍,对于雄性个体而言,生精细胞历经有丝分裂、减数分裂,以及最后的形变才能发育为成熟精子。这个形变过程至关重要。因为在精子细胞形变过程中,随着细胞核被逐步压缩,基因组的转录活动将逐渐降低,直至完全停止。
(中国科学院分子细胞科学卓越创新中心 供图;图片说明:FXR1作用科普漫画)
没赶上“开工进行时”的“后期精子细胞”怎么办呢?它们将发育所需基因提前转录为mRNA(信使核糖核酸),然后以接近于“休眠”的“翻译抑制状态”储存起来,直至特定发育阶段再得到激活。
研究人员以小鼠为模式动物进行研究发现,要激活“休眠”中的mRNA,有个RNA(核糖核酸)结合蛋白——FXR1十分关键,它在小鼠睾丸中特异性高表达,并且大量出现在后期精子细胞的蛋白质翻译机器中。
进一步研究发现,精子细胞中FXR1与多个翻译相关因子存在相互作用,并在体内形成一种动态且可招募大量mRNA的液滴结构。
这种液滴结构类似于油在水中形成“油滴”,FXR1将翻译所需的相关因子吸引过来,抱团成“滴”,在精子细胞内“复工”。也就是说,“魅力大”的FXR1,能调动“精子细胞工厂”内蛋白质翻译工作的“积极性”。
研究人员进一步将小鼠生殖细胞中的FXR1突变为无法形成液滴结构的FXR1变体,发现该小鼠生精细胞中mRNA的翻译活性明显降低,小鼠表现为无精、雄性不育。
该研究揭示了小鼠“后期精子细胞”中的mRNA翻译激活新机制,有助人们进一步认识复杂的精子发生过程。
(中国科学院分子细胞科学卓越创新中心 供图;图片说明:中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的刘默芳研究组)
中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的康俊炎博士、温泽博士,以及博士生潘舵和钟艾;新华医院的张玉涵博士;中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的李庆博士和武汉大学博士生于兴海为该论文的共同第一作者。(完)
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编辑:郑莹莹