科研人员发现精子发育新机制
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晚报讯 记者昨天从中科院上海生物化学与细胞生物学研究所获悉,该所刘默芳组、王恩多组合作发现了精子发育过程中一种新的分子机制,为诊断和治疗代谢异常导致的男性不育症打下了基础。这一成果发表在了最新一期的国际知名学术期刊DevelopmentalCell (《发育细胞》)上。
据刘默芳研究员介绍,生殖系细胞担负着遗传信息世代传递的重任,这类细胞中存在大量可移动的DNA元件——转座子,如果它们在基因的不同位点间移动跳跃,将严重破坏基因组的稳定性,造成不育。piRNA是2006年在生殖细胞中发现的一类新型小RNA分子,它与PIWI蛋白结合,组成PIWI/piRNA“机器”。目前科学界认为,PIWI/piRNA“机器”通过抑制转座子跳跃来维持基因组的稳定性和完整性,保证生殖细胞正常发育。但人们对其作用通路以及代谢调控的具体机制所知甚少。
在这一背景下,中科院的赵爽博士、苟兰涛博士及博士研究生张满等合作研究发现,在精子形成后期,piRNA分子通过与小鼠PIWI(MIWI)蛋白高度结合,促进其被泛素连接酶APC/C识别,从而使MIWI蛋白被泛素化修饰并降解;作为蛋白“配体”的piRNA自身也因失去结合蛋白MIWI的保护被机体清除,从而揭示了机体在生殖细胞发育特定阶段清除 MIWI/piRNA“机器”的分子机制。更为重要的是,他们发现这种MIWI/piR-NA“机器”的清除代谢是精子发育形成的必要条件。
刘默芳解释说,这一发现表明,如果男性人体中的PIWI(HIWI)蛋白质发生相关基因突变,那么就会导致其代谢异常,从而引起精子细胞发育受阻和男性不育。因此,这个研究成果为男性不育症的诊断打下了基础——如果发现男性体内的PIWI(HIWI)蛋白质有基因突变,就找到了他的“病根”。尽管这一遗传病目前无法治愈,但患者可选择以其精子细胞进行试管婴儿等途径生育后代。
此外,刘默芳组也在开展相关的药物研究,试图开发出一种能治疗PIWI(HIWI)蛋白质代谢异常的药物,为男性不育症患者带来福音。
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