参与男性不育基因发现

控制完成减数分裂的基因在精子形成由熊本大学的研究人员发现的。直到现在,细节的机制,使其失去活性的表达基因在精子发生减数分裂计划尚未阐明。研究人员认为,这可能会导致生殖医学的进步,像从精子缺乏识别原因不孕或精子发生的缺陷。

减数分裂是一种特殊类型的细胞分裂发生在卵巢和睾丸产生卵子和精子染色体数量减少到原来的一半。减数分裂完成后,DNA仍是高度浓缩和经历精子形成的主要形态变化特征。这个过程能灭活许多基因的表达,在进行减数分裂在精子形成以前活跃。然而,机制的细节,完成减数分裂计划在适当的时间是未知的,尽管这是一个重要的问题,是直接相关的生殖医学,如男性不育,这仍是一个悬而未决的问题。

石黑浩教授的小组熊本大学研究所的分子胚胎学和遗传学(IMEG)之前发现MEIOSIN,减数分裂基因开关,导致精子和卵子形成数百个基因同时激活。其中,许多基因的功能还没有完全理解。在他们的工作以确定这些函数中,研究者选择了ZFP541基因详细分析。

当ZFP541的功能基因在小鼠体内消除使用基因组编辑、男性生殖细胞减数分裂但死亡过程中导致不孕因为没有精子生产。详细分析这些老鼠的睾丸显示ZFP541基因在减数分裂的规定中扮演着重要的角色,是一个重要的基因参与精子的生产。

此外,ZFP541表达在减数分裂前期和后期绑定到许多meiosis-related的监管区域(称为启动子)基因。众所周知,乙酰化组蛋白存在监管地区的启动子作为持续激活的标志基因的表达。通过质谱分析,研究人员发现ZFP541绑定到一个未知的蛋白质称为KCTD19和酶HDAC1,先前的研究已经证明移除从组蛋白乙酰基。这些结果表明,ZFP541和HDAC1一起消除组蛋白乙酰基,灭活meiosis-related基因的表达,并完成减数分裂。

“这项研究是我们发现后续MEIOSIN发表在2020年2月,显示部分的功能基因的控制下MEIOSIN的功能仍然是未知的,“高田徐怀钰博士说,他领导了这一研究。“尽管这些研究结果证实在小鼠,ZFP541也是存在于人类。在许多情况下人类不育的原因是未知的,但我们认为这个结果会导致不孕症的发病机理的说明,尤其是那些精子发育异常有关。”

研究人员还认为,这项工作可以应用的发展不孕不育治疗技术。节约的功能基因卵子和精子形成的过程中,他们希望对生殖医学做出重大贡献。

这一研究发表在自然通讯2021年6月1日。

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