#千萬IP創(chuàng)科普#較完整的精子發(fā)生RNA結(jié)合蛋白圖譜建立

8月29日，南京醫(yī)科大學(xué)生殖醫(yī)學(xué)與子代健康全國重點實驗室鄭科教授、郭雪江教授，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)系林明焰副教授和中南大學(xué)譚躍球教授等課題組合作，在學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表了題為《哺乳動物精子發(fā)生RNA結(jié)合蛋白質(zhì)的全景圖譜》的學(xué)術(shù)論文。

哺乳動物睪丸轉(zhuǎn)錄大部分基因組，是含有最為復(fù)雜轉(zhuǎn)錄組的組織器官之一。然而，人們對于RNA結(jié)合蛋白（RBP）如何動態(tài)調(diào)節(jié)精子發(fā)生過程中的大量RNA缺乏系統(tǒng)性了解。特別是，RNA結(jié)合蛋白的非結(jié)構(gòu)域元件（不在已注釋結(jié)構(gòu)域中的短基序）正在引起人們的興趣和關(guān)注。到目前為止，這些元件還未在動物模型中得到充分探索。盡管已報道RNA結(jié)合蛋白的功能障礙可能造成各種疾病的發(fā)生，但對其序列突變與特定疾病之間的關(guān)聯(lián)缺乏全基因組水平的認(rèn)識，其中包括男性不育（一種全球性的主要生殖問題）。

為了系統(tǒng)地鑒定不同階段小鼠雄性生殖細(xì)胞中的RNA結(jié)合蛋白，團(tuán)隊分離了精原細(xì)胞、粗線期精母細(xì)胞和圓形精子細(xì)胞，并進(jìn)行了RNA相互作用組捕獲。研究建立了較完整的精子發(fā)生RNA結(jié)合蛋白圖譜，并發(fā)現(xiàn)那些具有從前未知的RNA相關(guān)活性、特異于減數(shù)分裂和精子變形階段發(fā)揮功能的RNA結(jié)合蛋白。論文進(jìn)一步展示了RNA結(jié)合蛋白在精子發(fā)生過程中的多層次動態(tài)性，涵蓋了蛋白質(zhì)組表達(dá)模式、蛋白質(zhì)組-轉(zhuǎn)錄組同步/非同步性、相對RNA結(jié)合活性和核糖核蛋白協(xié)同行為。

下一步，團(tuán)隊用RBDmap方法進(jìn)一步捕獲睪丸RNA交聯(lián)肽，用以篩選RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和非結(jié)構(gòu)域元件，進(jìn)而用多種方法對其普遍性、特性、功能等進(jìn)行生物信息分析和實驗研究。研究發(fā)現(xiàn)了一種多兩性非結(jié)構(gòu)域元件，稱為谷氨酸-精氨酸（ER）基序，是一種廣泛存在的富含E和R的短片段，它與RNA結(jié)合蛋白中的卷曲螺旋區(qū)域在位置上偶聯(lián)，具有鄰近殘基對的進(jìn)化共變異特征，顯著增強(qiáng)了其宿主蛋白結(jié)合RNA的能力。研究聚焦RNA結(jié)合蛋白NONO（含非POU結(jié)構(gòu)域的八聚體結(jié)合蛋白）中的ER基序，利用動物模型并在單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組水平上證明其調(diào)節(jié)生精細(xì)胞從有絲分裂期到減數(shù)分裂期的轉(zhuǎn)變。

團(tuán)隊還整合了非梗阻性無精子癥或少精子癥患者的男性不育隊列的全外顯子組測序圖譜，以此在系統(tǒng)層面上揭示RNA結(jié)合蛋白對男性不育的突出作用及ER基序等非結(jié)構(gòu)域元件的潛在臨床致病性。

該研究為與精子發(fā)生和男性不育相關(guān)的RNA結(jié)合蛋白提供了全面和豐富的資源，并證明了非結(jié)構(gòu)域元件在調(diào)控RNA和精子發(fā)生中的功能意義，凸顯了該資源在解碼男性生育的遺傳和分子基礎(chǔ)方面的潛在寬廣而重要的價值。