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羅莊新聞網 2019-12-15 450 10

有助于相關男性不育癥的診療,上?茖W家發現精子發育過程中蛋白質翻譯激活的重要機制

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原標題:有助于相關男性不育癥的診療,上?茖W家發現精子發育過程中蛋白質翻譯激活的重要機制 來源:上觀新聞

據不完全統計,全球約有15-20%的不孕不育夫婦,其中近50%是男性因素導致。環境污染、生活壓力、遺傳病等因素是造成男性不育的重要原因,但目前有一半以上不育男性無法明確其病因。解放日報·上觀新聞記者獲悉,中國科學院分子細胞科學卓越創新中心(生物化學與細胞生物學研究所,簡稱“分子細胞中心”)劉默芳研究組與國內外多家實驗室合作,發現精子細胞內的PIWI/piRNA復合體可作為蛋白質生產的調控“機器”,激活小鼠精子細胞中蛋白質的翻譯,保障功能性精子的生成。該研究揭示了精子細胞中翻譯和蛋白質合成的新調控機制,為精子形成障礙及相關男性不育癥的診斷治療提供理論依據和方法技術。該成果于北京時間12月13日凌晨在國際頂級學術期刊《細胞》上發表。

piRNA(指揮棒)指揮PIWI(琵琶)、eIF3f(二胡)和HuR(箜篌),激活了靶基因的翻譯(五線譜)。音樂家面前的樂譜是編碼“精子”的密碼子。隨著指揮棒的擺動,樂譜變成美妙的旋律,象征著不斷產生精子。

在精子細胞演變為精子的過程中,隨著精子變形和細胞核的壓縮,到一定發育階段后,細胞核內的基因轉錄活動將完全停止,那些為后期精子細胞發育所需的基因都需要提前轉錄為信使核糖核酸(mRNA),然后以抑制狀態儲存在精子細胞中,直到特定的發育階段再被激活翻譯,合成蛋白質發揮作用。這就是精子形成過程中經典的“轉錄-翻譯解偶聯”現象,但如何讓“停工”進入“倉庫”的mRNA重啟工作狀態?這一直是生殖生物學中一個不解之謎,科學家們這次找到了打開“倉庫”大門的關鍵“鑰匙”。

劉默芳研究組與多家實驗室合作研究發現,一類動物生殖細胞特異性小分子非編碼RNA——piRNA,通過與同樣是生殖細胞特有的PIWI家族蛋白形成的PIWI/piRNA復合體“機器”,“正向”調控了精子細胞中mRNA的“復工”,并進一步鑒定到真核生物翻譯起始因子eIF3f 和RNA結合蛋白HuR“協助”完成此過程;借助mRNA上的HuR識別“標簽”,PIWI/piRNA可在“mRNA倉庫”中準確地挑選靶標mRNA,并與游離在“mRNA倉庫”外周、作為開啟翻譯關鍵 “鑰匙”的eIF3f 協同作用,啟動靶標mRNA翻譯和蛋白質產物生成,從而保證精子健康發育。若此過程出現故障,mRNA將無法被及時激活制造蛋白質,導致精子細胞發育受阻及雄性生殖異常。此項研究發現了精子發育過程中蛋白質翻譯激活的重要機制,極大地促進了我們對精子形成生物學過程的認識和了解,將為相關男性不育癥的早期分子診斷及臨床治療提供理論依據和方法策略。

該項研究工作由分子細胞中心劉默芳研究組與武漢大學周宇研究組、上海市計劃生育科學研究所施惠娟研究組合作完成。

文中圖片和視頻由采訪對象提供


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