|
南京医科大学生殖医学江苏省重点实验室近年来在国家自然科学基金的资助下,致力于精子发生基因及其相关功能的研究,取得了较为丰硕的成果。
首先,该项目组立足于国内自己的实验室,以源头创新作为研究的起点,构建了人类睾丸特异的cDNA
array,并用于对人类睾丸发育过程中整个基因表达水平的研究,构建了一系列人类精子发生相关基因表达谱系。包括人类睾丸发育/精子发生相关基因表达谱系;人类睾丸发育/精子发生相关基因选择性剪接表达谱系;人类精子中与其发生成熟和功能相关的基因表达谱系;人类和小鼠同源睾丸发育/精子发生相关基因表达谱系。
随后,通过上述构建基因谱系的工作,大规模克隆筛选了生殖功能相关基因,共克隆了112个全长新基因,并将其输入了GenBank。以此为基石,运用各种分子生物学实验平台,分别对其中与精子发生、精子形成、精子获能、顶体反应和精卵融合等相关基因的功能进行了深入和系统的研究,取得了一些成果,阐明了一些科学问题。
举例来说,我们知道,受精是指精子和卵子自发融合为受精卵的过程,包括精卵识别、结合、顶体反应和融合等阶段。由该项目组发现并命名为NYD-SP8的蛋白可从精子中释放出来并结合至卵丘复合物,诱导卵丘复合物内胞质Ca2+
浓度升高以及孕酮的释放。NYD-SP8蛋白特异性抗体对受精过程显示出抑制作用,并呈现出剂量依赖性正相关。小鼠体内免疫实验显示NYD-SP8蛋白可激起小鼠体内特异的免疫反应,使得受免疫小鼠受精率显著下降,提示NYD-SP8有望成为免疫避孕疫苗候选成分。
NYD-SP27是该项目组发现的另一条精子发生相关基因,属于PLC-zeta(磷脂酶C)家族的成员,生物信息学研究显示,NYD-SP27基因缺乏该酶的催化核心机构域,实验发现NYD-SP27可以抑制精子顶体反应中起关键作用的PLC酶的活性。NYD-SP27蛋白表达于精子顶体部,且其表达量随着精子获能过程的进行而逐渐减少,在顶体反应后几乎完全消失。抗NYD-SP27的特异性抗体可以通过阻止NYD-SP27蛋白的丢失而明显抑制精子的获能和自发性顶体反应。因此在生殖过程中,NYD-SP27作为一种生理性的PLC的抑制剂,能够抑制自发性的顶体反应,维持正常获能和顶体反应前精子顶体膜的完整性和稳定性,而其在获能过程中的丢失使得PLC能够发挥作用从而使顶体反应能够正常发生,保证了受精过程的顺利进行。此外,该项目组与香港中文大学上皮细胞研究中心的合作研究显示,在囊性纤维病中,NYD-SP27基因高表达于胰腺组织,它通过抑制PLC的活性从而使胰腺功能降低。(Zhu
H, et al.,Lancet 2003; 362 (9401):
2059-2065)。
上述研究为寻找不育症及睾丸相关疾病的研究靶点打下了扎实的基础;而具有自主知识产权的相关新基因功能的深入研究不仅有助于揭示精子发生的分子机制,对理解精子发生及人类生殖的生物学意义,促进我国生殖健康和生殖生物学研究也大有裨益。 |