中國科學家發現激酶調控精子發生機制

[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）調控精子發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日發表于《自然—通訊》上。

精子發生是一個高度復雜、保守的細胞分裂和分化過程，包括精原細胞的增殖和分化、精母細胞的減數分裂和精子細胞的生成。從精細胞經同步分化發育為成熟精子的過程涉及嚴格又保守的表觀遺傳調控。如伴隨著精細胞DNA的高度壓縮，精子細胞上的組蛋白會經歷大量表觀修飾后從DNA上剝離，并逐漸被轉換蛋白取代，直至最終被魚精蛋白取代而進一步高度壓縮精子細胞內的父系遺傳物質。組蛋白—轉換蛋白—魚精蛋白的轉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生過程的分子調控機制仍所知甚少。

通過對模式動物果蠅的研究，發現刪除睪丸的TSSK同源基因會嚴重影響精子發育中組蛋白到魚精蛋白的轉換，導致精子細胞出現多種表型缺陷，包括精子變形、染色質DNA去凝縮和鞭毛結構紊亂等。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—魚精蛋白的完整轉換過程。遺傳分析結果顯示，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DNA壓縮、鞭毛組織和精子運動等。該研究進一步在體內和體外驗證了TSSK能磷酸化轉換蛋白和魚精蛋白，并協調精子成熟過程中染色質DNA的壓縮。

（曉 工）