文獻集錦：基因編輯小鼠助力生殖研究

近年來，隨著全球人口出生率持續(xù)緩慢增長及人口老齡化加劇，不孕不育已逐漸由單純的醫(yī)學問題演變?yōu)閭涫荜P(guān)注的社會問題。據(jù)不完全統(tǒng)計，在我國的不孕不育夫婦中，男性因素約占50%。由遺傳缺陷（包括染色體異常和基因突變）引起的精子發(fā)育障礙約占男性不育的30%以上。今天小賽就給大家精選幾篇賽業(yè)生物客戶發(fā)表在生殖領(lǐng)域的文獻，希望對大家的生殖研究有所啟發(fā)。

劉默芳團隊揭示LARP7介導(dǎo)U6修飾及其在生精細胞mRNA精準剪接和精子發(fā)生中的功能
文獻標題：LARP7-Mediated U6 snRNA Modification Ensures Splicing Fidelity and Spermatogenesis in Mice
期刊名稱：Molecular Cell
選用服務(wù)：生殖細胞Larp7基因條件性敲除小鼠

中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）劉默芳研究組報道了RNA結(jié)合蛋白LARP7通過促進U6 snRNA與具有RNA甲基化催化活性的box C/D snoRNP相互作用，介導(dǎo)了U6的2-O-甲基化修飾，并進一步證明此過程為小鼠生精細胞中mRNA剪接保真性及精子發(fā)生必需。
 

在該研究中，劉默芳研究組博士后王鑫、博士研究生李智彤、閆越等以小鼠睪丸為研究系統(tǒng)，探索了U6 snRNA修飾的調(diào)控機制及其在mRNA剪接中的功能。他們發(fā)現(xiàn)，在睪丸高表達的LARP7蛋白對生精細胞中U6的2-O-甲基化修飾至關(guān)重要。已有研究發(fā)現(xiàn)RNA結(jié)合蛋白LARP7通過與7SK RNA結(jié)合，抑制RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄延伸，還有研究發(fā)現(xiàn)Larp7基因突變與人類Alazami綜合征相關(guān)。

進一步的機制研究揭示，LARP7同時結(jié)合U6和snoRNA，協(xié)助U6裝載到box C/D snoRNP上，進而促使box C/D snoRNP中的甲基轉(zhuǎn)移酶FBL對其進行2-O-甲基化修飾。更重要的是，他們發(fā)現(xiàn)LARP7介導(dǎo)的U6 2-O-甲基化修飾對小鼠生精細胞中的mRNA精確剪切及精子發(fā)生至關(guān)重要。動物實驗表明，特異性敲除生殖細胞中的Larp7基因?qū)е滦坌孕∈蟛挥�（生殖細胞Larp7基因條件性敲除小鼠由賽業(yè)生物構(gòu)建）。此項研究揭示了U6 snRNA修飾的調(diào)控機制，并首次證明U6 2-O-甲基化修飾對哺乳動物mRNA的精準剪接及精子發(fā)生至關(guān)重要。

山東大學和中科院合作揭示男性不育的新機制
文獻標題：Paternal USP26 mutations raise Klinefelter syndrome risk in the offspring of mice and humans
期刊名稱：The EMBO Journal
選用服務(wù)：Nedd4l條件性基因敲除小鼠

克氏綜合征（Klinefelter syndrome）又稱先天性曲細精管發(fā)育不全綜合征，患者通常表現(xiàn)為男性第二性征發(fā)育遲緩和無精癥。患者的染色體核型為47,XXY，即比正常男性多了一條X染色體（圖1），因此該病又被稱為XXY綜合征。大多數(shù)克氏綜合征患者是不育的，因此迫切需要了解如何預(yù)防和治療這種疾病。
 

圖1. 克氏綜合征患者及對照的核型。
 

額外的X染色體存在的原因是父母的生殖細胞在減數(shù)分裂形成精子和卵子的過程中，性染色體發(fā)生不分離現(xiàn)象所致。以往人們普遍認為克氏綜合征的產(chǎn)生是隨機的，也有報道稱該病與母親年齡有關(guān)，但仍有約一半的克氏綜合征患者與父源因素相關(guān)。不過，這背后的分子機制在很大程度上仍然未知。

中科院動物所李衛(wèi)研究員與山東大學陳子江院士團隊發(fā)表的文章，首次發(fā)現(xiàn)并證實了父源USP26突變可增加子代的克氏綜合征風險。
 

這項研究打破了以往克氏綜合癥隨機產(chǎn)生的觀點，為克氏綜合征的產(chǎn)生機制提供了一個全新視角，并有望帶來新的診斷和治療靶點以及預(yù)防干預(yù)策略。
 

圖2. Usp26的破壞產(chǎn)生XY非整倍體精子，并導(dǎo)致41,XXY子代的產(chǎn)生。

四川大學盧克鋒、許文明團隊揭示生殖組織特異性自噬的重要生理功能
文獻標題：Autophagic elimination of ribosomes during spermiogenesis provides energy for flagellar motility
期刊名稱：Developmental Cell
選用服務(wù)：ARMC3敲除小鼠

精子從精原細胞歷經(jīng)減數(shù)分裂成為圓形精子細胞，然后經(jīng)歷一系列的形態(tài)變化和功能轉(zhuǎn)變，形成伸長的成熟精子。在精子的發(fā)生過程中，有一個重要變化就是精子中的多余細胞器和細胞質(zhì)的去除。自噬的功能之一就是在營養(yǎng)缺乏或者受到刺激時將細胞中多余的蛋白質(zhì)或者細胞器等降解回收以供細胞重新利用。

四川大學盧克鋒、許文明團隊發(fā)表的新研究表明，在多細胞生物中，在某些情況下，特別是當細胞突然需要增加新陳代謝時，自噬被激活以降解胞內(nèi)物質(zhì)從而滿足細胞自主方式的物質(zhì)和能量需求。
 

這項研究發(fā)現(xiàn)酵母蛋白Vac8將自噬體脂質(zhì)PtdIns3P的催化激酶復(fù)合體PIK3C3-C1募集到自噬體組裝位點來介導(dǎo)自噬起始。Vac8的小鼠同源分子ARMC3的自噬功能是保守的。缺乏 ARMC3的小鼠具有正常的生存能力但表現(xiàn)出完全的雄性不育。蛋白質(zhì)組學分析以及多種生化分析表明在缺乏ARMC3的精子細胞中，細胞質(zhì)核糖體的自噬降解被阻斷，導(dǎo)致線粒體能量水平低和精子鞭毛運動力喪失，從而導(dǎo)致雄性小鼠完全不育。

圖3. Vac8/ARMC3在PtdIns3P激酶復(fù)合體錨定在自噬起始位點的作用，以及其在生殖組織特異性自噬中的重要生理功能。

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參考文獻：
1.Wang X, Li ZT, Yan Y, Lin P, Tang W, Hasler D, Meduri R, Li Y, Hua MM, Qi HT, Lin DH, Shi HJ, Hui J, Li J, Li D, Yang JH, Lin J, Meister G, Fischer U, Liu MF. LARP7-Mediated U6 snRNA Modification Ensures Splicing Fidelity and Spermatogenesis in Mice. Mol Cell. 2020 Mar 5;77(5):999-1013.e6. doi: 10.1016/j.molcel.2020.01.002. Epub 2020 Feb 3. PMID: 32017896.

2. Liu C, Liu H, Zhang H, Wang L, Li M, Cai F, Wang X, Wang L, Zhang R, Yang S, Liu W, Liang Y, Wang L, Song X, Su S, Gao H, Jiang J, Li J, Luo M, Gao F, Chen Q, Li W, Chen ZJ. Paternal USP26 mutations raise Klinefelter syndrome risk in the offspring of mice and humans. EMBO J. 2021 Jul 1;40(13):e106864. doi: 10.15252/embj.2020106864. Epub 2021 May 12. PMID: 33978233; PMCID: PMC8246067.

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