中國科學家發(fā)現(xiàn)激酶調(diào)控精子發(fā)生機制

[本刊訊] 上海科技大學生命學院高冠軍團隊以“睪丸特異性絲氨酸/蘇氨酸激酶介導的泛磷酸化有助于精子發(fā)生和男性生育能力”為題，闡明了睪丸特異性絲氨酸/蘇氨酸激酶（TSSK）調(diào)控精子發(fā)生和雄性不育的分子機制，這對于了解男性不育的原因和開發(fā)男性避孕藥物有重要理論意義。相關成果于2023年5月6日發(fā)表于《自然—通訊》上。

精子發(fā)生是一個高度復雜、保守的細胞分裂和分化過程，包括精原細胞的增殖和分化、精母細胞的減數(shù)分裂和精子細胞的生成。從精細胞經(jīng)同步分化發(fā)育為成熟精子的過程涉及嚴格又保守的表觀遺傳調(diào)控。如伴隨著精細胞DNA的高度壓縮，精子細胞上的組蛋白會經(jīng)歷大量表觀修飾后從DNA上剝離，并逐漸被轉(zhuǎn)換蛋白取代，直至最終被魚精蛋白取代而進一步高度壓縮精子細胞內(nèi)的父系遺傳物質(zhì)。組蛋白—轉(zhuǎn)換蛋白—魚精蛋白的轉(zhuǎn)換過程是精子細胞成熟的重要表觀遺傳標記，該過程在從模式生物果蠅到高等哺乳動物、人類都很保守。但目前對于睪丸組織中精子發(fā)生過程的分子調(diào)控機制仍所知甚少。

通過對模式動物果蠅的研究，發(fā)現(xiàn)刪除睪丸的TSSK同源基因會嚴重影響精子發(fā)育中組蛋白到魚精蛋白的轉(zhuǎn)換，導致精子細胞出現(xiàn)多種表型缺陷，包括精子變形、染色質(zhì)DNA去凝縮和鞭毛結(jié)構紊亂等。研究表明，人類的TSSK可幫助恢復精子這些表型缺陷和組蛋白—魚精蛋白的完整轉(zhuǎn)換過程。遺傳分析結(jié)果顯示，TSSK的激酶催化活性對于精子育性（雄性生殖）至關重要。同時，磷酸化蛋白組鑒定表明TSSK有大量潛在的底物，這些底物參與精子細胞的微管形成、染色質(zhì)DNA壓縮、鞭毛組織和精子運動等。該研究進一步在體內(nèi)和體外驗證了TSSK能磷酸化轉(zhuǎn)換蛋白和魚精蛋白，并協(xié)調(diào)精子成熟過程中染色質(zhì)DNA的壓縮。

（曉 工）