近日，加州大學(xué)圣克魯茲分校（UC Santa Cruz）Upasna Sharma團(tuán)隊(duì)在男性生育力及精子RNA分子調(diào)控方面取得重要突破。他們在最新研究中發(fā)現(xiàn)了四個對男性生育至關(guān)重要的基因，并揭示了這些基因在精子成熟過程中對特定RNA分子的影響。該研究成果已發(fā)表在《生物化學(xué)雜志》（Journal of Biological Chemistry）上。

揭示精子成熟的關(guān)鍵基因

Sharma團(tuán)隊(duì)的研究表明，這四個基因——Rnase9、Rnase10、Rnase11 和 Rnase12——特異性表達(dá)于附睪（epididymis），即精子在離開睪丸后進(jìn)一步成熟的管道系統(tǒng)。研究人員通過小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這些基因被刪除后，雄性小鼠會變得不育。盡管其精子在實(shí)驗(yàn)室中仍可受精，但無法在自然條件下穿越雌性生殖道的關(guān)鍵部位，導(dǎo)致受精失敗。

更重要的是，缺失這些基因的小鼠，其精子中tRNA 片段（tRFs）和其他小RNA的水平顯著下降。tRFs 是由轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）裂解產(chǎn)生的一類小RNA，在成熟精子中高度富集。近年來的多項(xiàng)研究，包括Sharma團(tuán)隊(duì)的早期研究，都發(fā)現(xiàn)tRFs在響應(yīng)環(huán)境變化方面具有高度敏感性。

“我們的研究表明，精子在附睪中的成熟過程與小RNA的調(diào)控密切相關(guān)，這不僅影響生育能力，甚至可能涉及跨代遺傳（intergenerational inheritance），” Sharma說道。

環(huán)境如何影響精子RNA

Sharma的前期研究已證實(shí)，父親的飲食會影響精子RNA的組成。例如，當(dāng)雄性小鼠接受低蛋白飲食時，其精子中的tRFs水平發(fā)生變化，且某些特定的tRFs能夠調(diào)控早期胚胎的基因表達(dá)。

此外，其他研究也表明，高脂飲食、熱量限制、心理壓力及化學(xué)暴露等環(huán)境因素均可改變小鼠精子中的小RNA水平。

“這些研究的一致結(jié)論是，精子中的小RNA，尤其是tRFs，對環(huán)境變化高度敏感，” Sharma表示?！比欢?，tRFs是如何產(chǎn)生的仍不清楚，而我們的研究首次鑒定出了精子tRFs生成所必需的關(guān)鍵基因，這將為未來研究環(huán)境如何影響精子RNA奠定基礎(chǔ)?！?/p>

意義與展望

Sharma的研究為男性不育癥的分子機(jī)制提供了新見解，并可能促成針對男性生育力的全新診斷和治療方法。由于這四個基因在人類中也高度保守（well conserved），其研究成果或?qū)?strong>生殖健康和公共衛(wèi)生政策產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

未來，Sharma團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步探索這些基因如何影響精子活力及受精能力，以及它們與小RNA加工之間的具體關(guān)聯(lián)。這一研究方向不僅有助于揭示男性生育力的本質(zhì)機(jī)制，還可能推動環(huán)境如何影響下一代健康這一重要科學(xué)問題的深入研究。

參考文獻(xiàn)：Joshua F. Shaffer et al, Epididymis-specific RNase A family genes regulate fertility and small RNA processing,?Journal of Biological Chemistry?(2024).?DOI: 10.1016/j.jbc.2024.107933

編輯：王洪

排版：李麗