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NEWS浙江大学孙斐/占军锋团队发现精母细胞减数分裂新调控因子,助力精子发生,尊龙凯时关注生物医学前沿动态
来源:柯罡雄 日期:2025-03-15在一项重要的研究中,研究团队采用染色质相关蛋白纯化和高分辨质谱分析结合的方法,成功筛选并鉴定出HSF5作为一个与生精细胞染色质相关的关键蛋白。通过荧光共定位实验,进一步确认HSF5在生精细胞中的特异性核定位模式。其表达在早期和中期粗线期精母细胞中开始,并持持续到圆形精子(step 4)附近便消失,提示HSF5在减数分裂进程中具有潜在的调控作用。
为了深入探究HSF5的功能,团队利用CRISPR-Cas9技术构建了Hsf5基因敲除(Hsf5KO)小鼠模型。该模型的成年雄性小鼠表现为不育现象,睾丸组织形态学分析显示,缺乏附睾精子及睾丸管腔内的圆形和长形精子,且伴随着大量生精细胞凋亡。更进一步的染色体铺展实验表明,Hsf5KO小鼠的精子发生停滞在中晚期pachynema阶段,而在这些停滞的精母细胞中,DNA双链断裂(DSB)修复和联会重组等生物学事件没有明显的异常表现。这些发现表明HSF5可能在粗线期生物学事件的后期发挥作用,而非早期的DSB修复和联会重组。
为了深入分析HSF5基因在粗线期进程中的作用,研究团队通过单细胞测序(scRNA-seq)和Cleavage Under Target & Tagmentation(CUT&Tag)测序进行多组学联合分析。单细胞测序结果显示,Hsf5KO精母细胞停滞在“pachytene-like(P-like)”状态,相较于野生型小鼠,其转录谱发生了显著异常。多个粗线期细胞检查点基因(如Wee1, Dmc1和Msh5)表现出异常高表达,这可能最终导致精母细胞凋亡。
结合CUT&Tag数据,发现受HSF5直接调控的基因(如Sycp1, Meiob, Msh4)同样高表达异常。然而,通过RNA转录动力学分析显示,野生型小鼠的粗线期精母细胞在早期到晚期的转录中,Sycp1, Meiob, Msh4的表达呈逐渐降低趋势,但在Hsf5KO小鼠中,这些基因的高水平转录没有呈现逐渐下降的趋势。此外,研究表明HSF5可能通过与染色质重构复合体蛋白如SMARCA5, SMARCA4, SMARCE1相互作用,调控以上基因的表达,以确保pachynema进程的顺利完成,从而为减数分裂解联会阶段的启动做好准备。
综上所述,该研究揭示了HSF5在精母细胞减数分裂pachynema进程中与雄性不育之间的新分子调控模型。在减数分裂过程中,HSF5与SMARCA5、SMARCA4、SMARCE1相互作用,抑制特定基因(如sycp1、Meiob、Msh4和Hat1)的表达,而在pachynema进程后期,HSF5则对Hspa2、Ccnb1、Plk1等基因的表达有直接或间接的促进作用。此项研究不仅丰富了我们对生精细胞发育调控机制的理解,也为临床治疗雄性不育提供了新的思路,彰显了尊龙凯时在生物医学领域研究的潜力与价值。
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