中国科学家发现激酶调控精子发生机制

[本刊讯] 上海科技大学生命学院高冠军团队以“睾丸特异性丝氨酸/苏氨酸激酶介导的泛磷酸化有助于精子发生和男性生育能力”为题，阐明了睾丸特异性丝氨酸/苏氨酸激酶（TSSK）调控精子发生和雄性不育的分子机制，这对于了解男性不育的原因和开发男性避孕药物有重要理论意义。相关成果于2023年5月6日发表于《自然—通讯》上。

精子发生是一个高度复杂、保守的细胞分裂和分化过程，包括精原细胞的增殖和分化、精母细胞的减数分裂和精子细胞的生成。从精细胞经同步分化发育为成熟精子的过程涉及严格又保守的表观遗传调控。如伴随着精细胞DNA的高度压缩，精子细胞上的组蛋白会经历大量表观修饰后从DNA上剥离，并逐渐被转换蛋白取代，直至最终被鱼精蛋白取代而进一步高度压缩精子细胞内的父系遗传物质。组蛋白—转换蛋白—鱼精蛋白的转换过程是精子细胞成熟的重要表观遗传标记，该过程在从模式生物果蝇到高等哺乳动物、人类都很保守。但目前对于睾丸组织中精子发生过程的分子调控机制仍所知甚少。

通过对模式动物果蝇的研究，发现删除睾丸的TSSK同源基因会严重影响精子发育中组蛋白到鱼精蛋白的转换，导致精子细胞出现多种表型缺陷，包括精子变形、染色质DNA去凝缩和鞭毛结构紊乱等。研究表明，人类的TSSK可帮助恢复精子这些表型缺陷和組蛋白—鱼精蛋白的完整转换过程。遗传分析结果显示，TSSK的激酶催化活性对于精子育性（雄性生殖）至关重要。同时，磷酸化蛋白组鉴定表明TSSK有大量潜在的底物，这些底物参与精子细胞的微管形成、染色质DNA压缩、鞭毛组织和精子运动等。该研究进一步在体内和体外验证了TSSK能磷酸化转换蛋白和鱼精蛋白，并协调精子成熟过程中染色质DNA的压缩。

（晓 工）