Cell Res:李衛等頂體發生以及蛋白質修飾研究獲進展

2020-12-04 生物谷

精子頭部的頂體是決定精卵融合這一過程的獨特細胞器，其被認為是一種起源於溶酶體的溶酶體相關細胞器（lysosome-related organelle， LRO）。迄今為止人們對於這一細胞器的起源、發生和相關調控機制的認識還比較有限。

中國科學院動物研究所李衛研究組在研究過程中提出了頂體起源於對自噬溶酶體（autolysosome）的改造而不是溶酶體本身的假說。這一假說的一個直接預言就是自噬相關基因可能參與在頂體發生過程當中，為了驗證上述假說，研究人員將自噬相關基因Atg7在小鼠原始生殖細胞中進行特異性敲除，結果導致雄性小鼠精子頂體發生異常從而引起不育。不育小鼠產生的精子形態類似於臨床上的圓頭精子。進一步的研究表明，Atg7敲除後高爾基體來源的前頂體小泡在精細胞中不能被正常運送到頂體中心處，進而阻礙其融合成為一個完整的頂體中心。隨後，研究人員分析了引起這種表型的分子機制，發現Atg7敲除後小鼠LC3蛋白不能被正常修飾為膜結合的形式，從而可能使其不能與高爾基體來源的小泡結合，同時Atg7可以對另外一個高爾基體蛋白GOPC的定位進行調控進而影響頂體的形成。最後，他們還發現自噬以及溶酶體酸化相關抑制劑的注射也能導致小鼠精子頂體發生異常，這表明Atg7乃至整個自噬發生相關信號通路可能均參與了小鼠頂體發生過程當中，從而為頂體發生的自噬溶酶體起源假說提供了有力證據。這一發現揭示了自噬在頂體這一精子所特有的細胞器的發生過程中的新功能，為臨床上引起男性不育的圓頭精子症提供了新的候選基因，也為頂體的起源研究提供了新思路。

以上研究成果已於5月23號在線發表於Cell Research 雜誌。研究組博士生王紅娜為第一作者，研究員李衛與高飛為該文章的共同通訊作者。該研究工作得到了科技部發育與生殖重大研究計劃、國家自然科學基金和中國科學院百人計劃的支持。

另外，研究組的博士生閆龍系統研究了HERP蛋白在內質網脅迫恢復階段的降解機制，發現其能夠被Ube2g2-gp78泛素化進而通過蛋白酶體途徑降解。進一步的研究發現HERP的高表達和在內質網脅迫恢復階段的降解從酵母到哺乳動物中都是相對保守的，而且其在細胞對還原性脅迫和氧化性脅迫適用的二律背反（trade-off）現象中扮演了關鍵的角色。該研究工作於2014年4月在J cell Sci發表，動物所李衛研究員和武漢大學張曉東教授為共同通訊作者（Yan L. et al.， J Cell Sci. 2014 Apr 1；127(Pt 7)：1417-27）。此外，與清華大學楊茂君教授研究組合作通過生物化學和細胞生物學等手段系統地闡明了TRIM蛋白質家族在底物識別及泛素轉移等過程的分子機制，為理解TRIM家族蛋白質在天然免疫、腫瘤發生、細胞分化、個體發育及細胞凋亡等過程中的調控機制提供了新的視點。該研究工作於近期在Cell Research發表，楊茂君和李衛以及中國醫學科學院基礎醫學研究所王琳芳院士為共同通訊作者（Li Y et al.， Cell Res. 2014 Apr 11. doi： 10.1038/cr.2014.46.）。（生物谷Bioon.com）

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