今天凌晨,引起男性不育的重要谜团已经揭晓:中国科学院分子细胞科学的优秀创新中心(生物化学与细胞生物学研究所,简称“分子细胞中心”)刘默芳研究组与国内外许多实验室合作,发现精子细胞内的PIWI/piRNA复合体起蛋白质生产的“机械”作用,小鼠精子细胞中的蛋白
本研究揭示了精子细胞中翻译和蛋白质合成的新调控机制,为精子形成障碍相关男性不育症的诊断治疗提供了理论依据和方法技术。 发表在国际顶尖学术杂志《细胞》上。
据不完全统计,全世界约有15-20%的不育夫妇,其中约50%是男性的因素。 环境污染、生活压力、遗传病等因素是导致男性不育的重要原因,目前半数以上不育男性无法明确其病因。
在精子细胞进化为精子的过程中,随着精子的变形和细胞核的压缩,到了一定的发育阶段,细胞核内的基因转录活动完全停止,后期精子细胞发育所需的基因转录到信使核糖核酸( mRNA )上,然后在精子细胞中以抑制状态蓄积,直到特定的发育阶段,翻译才被激活,从而合成蛋白质。 这就是精子形成过程中的典型“转录翻译耦合”现象。
但是,如何使“停止”变成“仓库”的mRNA的重启状态呢? 这是生殖生物学的谜团,科学家们这次找到了打开“仓库”大门的钥匙。
刘默芳研究组与多个实验室合作,动物生殖细胞特异性小分子非编码RNA——piRNA通过同一生殖细胞特有的PIWI家族蛋白形成的PIWI/piRNA复合体“机械”“正向”控制精子细胞中mRNA的“复工”,鉴定真核生物翻译的起始因子eIF3f和RNA结合蛋白HuR
通过mRNA上的HuR识别“标签”,PIWI/piRNA在“mRNA仓库”中正确选择目标mRNA,游离到“mRNA仓库”的外周,与翻译关键的eIF3f 合作,开始翻译目标mRNA和生成蛋白质产物,保证精子的健康发育。 这个过程一旦失效,mRNA就不能立即激活蛋白质,精子细胞的发育受到阻碍,引起雄性生殖异常。
该研究发现了激活精子发育过程中蛋白质翻译的重要机制,大大促进了对精子形成生物学过程的认识和理解,为相关男性不育症的早期分子诊断和临床治疗提供理论依据和方法策略。
该研究由分子细胞中心刘默芳研究组和武汉大学周宇研究组、上海市计划生育科学研究所实惠娟研究组合作完成。
在采访中,记者从该中心的工作人员那里得知前期网络上“裴钢院士以实名被通报了论文伪造”的消息,该中心已经委托外部专家进行初步检查,该论文伪造的证据还没有被发现。
作者:许琪敏
编辑:李朝琰
责任编辑:区军
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