精子发生过程中相关基因的研究进展

精子发生是一个复杂的细胞分化和形态变化过程。生殖细胞内的许多基因被证明在精子发生过程中起着至关重要的作用。文章着重对干细胞因子辕c-kit系统、细胞周期蛋白基因、热休克基因和细胞凋亡相关基因等精子发生相关基因的研究进展进行了综述。     

miRNA在哺乳动物配子发生中的作用研究进展

哺乳动物配子发生的基因表达调控包括编码基因的阶段特异性表达调控及非编码基因的转录和转录后水平调控。微小RNA(microRNA, miRNA)作为一类小的非编码RNA, 通过识别靶基因非翻译区的结合位点, 导致mRNA降解或者蛋白质翻译抑制, 从而在转录后水平发挥调控作用。近年来, miRNA在哺乳动物生殖活动中的作用逐渐被揭示, 越来越多的研究表明, miRNA在哺乳动物精子发生、精子成熟、卵母细胞成熟、卵泡发育及早期胚胎发育等过程中都发挥着重要的调节作用, 其可通过调节支持细胞的增殖和凋亡或精原细胞、精母细胞及精细胞的细胞周期进程, 在精子发生的不同阶段发挥间接或直接调控作用, 也可通过调节卵母细胞、卵丘细胞以及颗粒细胞的增殖、凋亡、激素合成和细胞间作用, 对卵母细胞的发育和成熟过程进行调控。作者主要介绍了在哺乳动物配子发生过程中, miRNA的细胞和阶段特异性表达及其对靶基因的调节作用, 以期为深入研究哺乳动物配子发生的调控机制提供参考。     

ART3功能及其与精子发生关系的研究进展

ADP核糖基转移酶3(ADP-ribosyl transferases 3,ART3)是ADP核糖基转移酶(ADP-ribosyl transferases, ARTs)家族成员之一,与非阻塞性无精症及癌症高度相关,干扰ART3基因或抑制该基因编码蛋白的表达,会导致精子密度降低、畸形率升高和曲细精管生精细胞脱落。ART3在精子发生过程中不可或缺,因此,深入研究其功能很有必要。目前,ART3在精子发生中的具体作用机制尚不清楚,并且相关研究报道较少。笔者综述了ARTs家族成员蛋白结构及其在精子发生中的作用,ART3蛋白结构预测及其在睾丸组织中的定位,并通过分析其在三阴性乳腺癌和黑色素瘤中的功能和作用,探讨其可能参与的调控通路,以期为揭示ART3在精子发生中的功能及作用机制提供科学参考,为提升动物精液品质、解决雄性不育等问题提供思路。     

GALNTL5对精子发生的影响

GALNTL5是近年来新发现的一个在睾丸中特异性表达,并参与精子发生的重要蛋白。GALNTL5的突变可导致雄性患弱精症,影响雄性生育能力。因此,GALNTL5基因可作为候选基因,阐述相关雄性先天性不育的部分病因。论文简要介绍了GALNTL5的结构与功能及其突变对精子发生产生的生物学影响。     

藏绵羊PRDX5基因的克隆及其在睾丸中的表达

过氧化物氧化还原酶5 (PRDX5)是一种硫氧还蛋白,参与机体多种生物学过程。为了研究PRDX5基因在藏绵羊(Ovis aries)睾丸发育和精子发生过程中的作用,本研究以不同发育阶段(3月龄、1周岁和3周岁)的藏绵羊为研究对象,克隆了PRDX5基因的CDS区,并对其进行生物信息学分析;通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)、Western blot和免疫组织化学染色法,对PRDX5基因在藏绵羊睾丸不同发育阶段的表达和分布进行了检测。结果显示,PRDX5基因CDS区全长659 bp,可编码219个氨基酸;蛋白质结构预测显示PRDX5以α-螺旋为主,无信号肽;系统进化树显示,藏绵羊PRDX5基因与山羊(Capra hircus)亲缘关系最近;1周岁(性成熟期)和3周岁(成年)藏绵羊睾丸中PRDX5 mRNA相对表达量极显著(P <0.01)高于3月龄(性成熟前),但PRDX5蛋白表达量极显著(P <0.01)低于3月龄,且两者在性成熟后趋于稳定;PRDX5蛋白在藏绵羊睾丸不同发育阶段的支持细胞和间质细胞中均有表达。推测PRDX5基因可能通过调节细胞内ROS的水平影响精子发生...     

基于转录组学筛选与哺乳动物睾丸发育相关基因及调控网络的研究进展

睾丸正常发育是雄性哺乳动物精子发生及有效繁殖力的先决条件,其发育过程极其精细和复杂,受到许多因素的影响及调控,但遗传调控占主导地位。哺乳动物睾丸的发育首先会受到大量蛋白编码基因的严格调控,非编码RNA(miRNA、lncRNA和piRNA)也在睾丸发育及精子发生过程扮演重要角色。近年来,以mRNA、miRNA、lncRNA、piRNA为主的转录组学在解析哺乳动物睾丸发育以及精子发生分子机制得到充分应用,并且取得了很大进展。本文从睾丸发育相关mRNA、miRNA、lncRNA、piRNA等方面对哺乳动物睾丸发育研究现状进行介绍与阐述,旨在为深入挖掘睾丸发育基因组变化以及畜牧业中动物育种提供重要理论依据。     

SOX9基因调控雄性哺乳动物生殖活动的研究进展

SRY-盒包含蛋白9(Sex determining region Y-box 9,SOX9)基因属于SRY-盒包含蛋白(SRY-type HMG box,SOX)基因家族中的重要成员,是继Y染色体性别决定基因(Sex-determining region of Y chromosome,SRY)后发现的又一重要的性别决定基因。近些年研究表明,SOX9基因在哺乳动物生殖活动中发挥着重要的调控作用,与性别分化、精子发生等生殖活动密切相关。本文主要从SOX9基因的结构特点和在胚胎期及生后哺乳动物生殖活动中的作用机制等方面的研究进展进行综述,旨在为进一步深入研究其在调控哺乳动物生殖活动中的分子作用机制及与其他基因的联合调控机制提供参考。     

精子发生中miRNAs调控功能研究进展

<正>源源不断的精子发生过程是雄性繁殖机能的基础。精原干细胞(SSCs)持续不断地自我更新和分化又是精子发生的基础。精子发生起始于精原干细胞的分化,历经漫长的减数分裂后形成单倍体圆形精细胞。后者经过变态发育过程,最终形成精子并释放到曲细精管管腔中~([1])。研究表明,成千上万的基因参与了精子发生过程,然而如何实现对这     

羊驼睾丸细胞凋亡及凋亡相关蛋白的定位

本研究旨在观察羊驼睾丸的出生后发育和精子发生过程中的细胞凋亡及凋亡相关蛋白Bcl2和Caspase3 的定位.取材新生、12月龄和24月龄羊驼的睾丸,用TUNEL法检测睾丸发育和精子发生过程的细胞凋亡,用免疫组织化学技术检测凋亡相关蛋白Bcl2和Caspase3在羊驼出生后发育和精子发生过程中的定位.结果显示在新生羊驼睾丸未检测到TUNEL阳性细胞,Caspase3和Bcl2表达于间质细胞,提示在新生期凋亡蛋白参与间质细胞凋亡的调节,为曲精小管的发育提供空间;12月龄羊驼睾丸TUNEL阳性细胞定位于曲精小管中央部分,Caspase3 和Bcl2定位于间质细胞和曲精小管中央生殖细胞,提示在青春期(12月龄)羊驼睾丸,细胞凋亡和凋亡相关蛋白参与曲精小管管腔形成的调节;24月龄羊驼睾丸TUNEL阳性细胞定位于精原细胞、精母细胞和精子细胞,Caspase3 和Bcl2定位于间质细胞和各个发育阶段的生精细胞,Caspase3阳性细胞在精原细胞最高,向精母细胞和精子细胞逐渐减少,Bcl2在精原细胞弱阳性表达,在血睾屏障以内的曲精小管近腔室部分呈弥散性强阳性表达,提示在性成熟(24月龄)羊驼睾丸精子发生过程中,细胞凋亡主要发生于精原细胞和早期精母细胞,Bcl2可能抑制精母细胞之后生殖细胞的凋亡.结果提示在羊驼睾丸出生后发育和精子发生过程中存在细胞凋亡现象;凋亡蛋白Caspase3和Bcl2参与羊驼睾丸发育和精子发生过程中细胞凋亡的调节.     

小鼠性染色体在精子发生过程中的转录活性与基因表达

小鼠性染色体在精子发生过程中经历了与常染色体不同的基因表达水平。性染色体在减数分裂过程中会发生转录失活(MSCI,meiotic sex chromosome inactivation),并且还会有部分基因表达(PSCR,postmeiotic sex chromosome repression)。本文综述了小鼠性染色体在减数分裂过程中发生转录失活的过程及机制,然后利用最近的小鼠减数分裂后精细胞测序的RNA数据,对小鼠精子发生过程中起重要作用的Akap4、Cypt、Asb9基因进行了功能描述。     

牦牛与犏牛联会复合体蛋白b-FKBP6基因的表达特征分析

<正>联会复合体蛋白FKBP6是哺乳动物精子发生减数分裂联会复合体形成必需的。采用RT-PCR和荧光定量PCR技术对牦牛和犏牛b-FKBP6基因的组织表达特征,以及牦牛与犏牛睾丸组织中b-FKBP6 mRNA表达水平进行了分析。结果显示:b-FKBP6基因在牦牛、犏牛睾丸和卵巢组织中特异表达,且牦牛睾丸组织中b-FKBP6mRNA表达水平极显著高于犏牛(P0.01)。结合犏牛精子发生减数分裂联会复合体形成障碍表型,推测睾丸组织b-FKBP6 mRNA表达     

基于高通量测序技术筛选与山羊精子发生有关的lncRNAs

为了筛选出与精子发生有关的lncRNAs,本研究利用Illumina HiseQ 4000平台对山羊在出生期、初情期和成年期3个阶段的睾丸进行了lncRNAs测序分析。共产生了8 183个新的lncRNAs转录本。不同组间lncRNAs的差异表达分析显示,分别有1 167,5 392和5 465条lncRNAs转录本的表达有显著性差异,随机选择9个差异表达的基因进行qPCR验证,定量结果与测序结果一致。对lncRNAs的靶基因进行预测,其中5 477个编码蛋白的基因受到顺式作用调控,445个编码蛋白的基因受到反式作用调控。将差异显著的lncRNAs的靶基因进行了GO功能富集分析和KEGG途径富集分析,共有57个候选mRNA富集到精子发生功能中,它们分别靶向到50条新发现的lncRNAs,选出3个进行qPCR验证发现其在不同时期差异显著且表达趋势与靶基因一致,推测这些lncRNAs可能对靶基因有调控作用。该研究为进一步了解lncRNAs在睾丸发育和精子发生中的功能和机制提供了数据支持,极大地缩小了与精子发生相关lncRNA的研究范围,为揭示雄性的生殖功能提供了重要靶点。     

MicroRNAs对精原干细胞自我更新与分化调控的机制研究进展

精原干细胞(SSCs)是具备自我更新与分化潜能的生殖干细胞,其通过协调自我更新与分化之间的动态平衡来维持SSCs群体数量的稳定并保证精子发生的持续进行。SSCs的自我更新和分化受细胞因子、转录因子和其他增殖分化相关蛋白等多种因素调控。MicroRNAs(miRNAs)是一类很小的非编码内源性RNA,广泛存在于机体各组织器官,且差异性表达于精子发生的各个时期,在精子发生过程中发挥重要调控作用。本文主要综述了miRNAs对SSCs自我更新和分化相关转录因子及其他蛋白等表达的调控,并简要论述了miRNAs调控SSCs增殖与分化的其他方式,以期为后续SSCs的研究提供科学参考。     

精液品质相关基因的研究进展

公牛精液品质不仅与种公牛的饲养水平有关,而且与公牛本身的遗传基础有关。公牛产弱精或不产精严重影响了养牛业的经济效益。为了解精液品质的遗传机制,发展优质、高效的制种业,作者从精子发生过程入手,着重介绍在精子发生过程中特异的细胞分化活动中发挥至关重要作用的基因或基因家族,包括tsMCAK、Minna53及TLF等,讨论了与精子发生有关的转录因子基因、细胞周期相关基因、原癌基因、细胞凋亡相关基因的研究成果,为从事该领域研究的工作者提供可靠的参考信息,并探讨了今后如何对精液品质遗传基础进行研究。     

家蚕精巢特异性蛋白激酶基因Bm-TSSK的克隆及序列与表达分析

睾丸特异性丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(testis-specific serine/threonine kinase,TSSK)首先在哺乳动物中被发现,是一类在精子发生过程起重要作用的蛋白激酶。通过EST同源筛选方法,用人(Homo sapiens)的TSSK2、TSSK4、TSSK6基因cDNA和小鼠(Mus musculus)的TSSK1、TSSK3、TSSK5基因cDNA为探针在GenBank家蚕EST数据库中搜索同源基因,通过在家蚕基因组数据库的同源性检索以及电子克隆,获得一条家蚕精巢特异性蛋白激酶基因的序列,命名为Bm-TSSK(GenBank登录号:JN159476)。据此预测序列设计引物,成功地在家蚕精巢组织中克隆了Bm-TSSK基因完整的开放阅读框(ORF),序列分析及同源性比对表明:Bm-TSSK序列长1 402 bp,ORF为1 041 bp,没有内含子,推测编码346个氨基酸残基,在编码氨基酸序列20～284区域有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的结构域;该基因推导的氨基酸序列在进化上与赤拟谷盗(Tribolium castaneum)、熊蜂(Bombus terrestris)、顶切叶蚁(Acromyrmex echinatior)的亲缘关系较近,相似度分别为81%、86%和85%。基于定量PCR和基因芯片的数据分析显示Bm-TSSK在家蚕5龄第3天幼虫的精巢特异性高表达,推测Bm-TSSK参与了家蚕精子的形成。     

生精细胞特异性敲除ARHGEF15基因对小鼠精子发生的影响

本实验旨在探究鸟苷酸交换因子15(ARHGEF15)基因在小鼠睾丸中的表达模式及其对精子发生的影响，本研究通过免疫组化和免疫荧光双染色实验检测ARHGEF15蛋白在5日龄和成年（8～9周龄）小鼠睾丸中的表达模式，并利用Cre-LoxP系统特异性敲除小鼠生精细胞内的ARHGEF15基因。结果显示：在5日龄小鼠睾丸中，ARHGEF15蛋白主要表达于精原细胞的细胞质和/或细胞膜，在成年小鼠睾丸中ARHGEF15蛋白主要定位于支持细胞的细胞核；条件性敲除（cKO）组小鼠睾丸的形态大小、组织学结构、精子的运动性能及形态与对照组相比无显著差异，且cKO组小鼠的繁育力也不受影响。因此，ARHGEF15基因主要在发育早期小鼠睾丸的生精细胞中表达，敲除生精细胞内的ARHGEF15基因不影响小鼠的繁殖能力和精子发生。     

精原干细胞的研究进展

精子发生过程经历了复杂的细胞分化阶段,在雄性睾丸曲精细管中发生一系列微妙的变化。精子发生过程中产生精子数量的多少直接关系到雄性生殖能力的高低,其中精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)发挥着重要作用。作为一个未分化的细胞群体,SSCs具有较强的自我更新能力(维持其自身细胞数量)并能够分化为成熟的精子。通过体外培养可将SSC诱导分化为多能性干细胞,从而代替胚胎干细胞(ES),避免了伦理问题的困扰;同时还避免了体细胞诱导为多能性干细胞过程中外源转录因子导入的问题。另外,将基因工程与生殖细胞移植相结合,可以在很大程度上促进转基因动物的生产。文章就SSCs的生物学特性、分子标记、分离纯化培养和移植进行综述。     

蛋白翻译后泛素化修饰在精子发生中作用机制的研究进展

泛素-蛋白酶体系统（Ubiquitin-Proteasome System,UPS）是真核细胞内蛋白质降解的2种主要机制之一。在精子发生过程中许多蛋白质和细胞器被降解，UPS在促进精子形成的过程中起着关键作用。在精子发生的减数分裂、顶体生物发生和精子成熟等关键阶段，泛素相关成分（包括去泛素化酶）发挥着积极作用。一般来说，UPS功能障碍会阻止精子发生，这可能会在不同程度上诱发不育。许多UPS成分可以在不同水平上调节精子发生。本文综述了精子发生过程中泛素化修饰研究进展，为后续研究提供新的见解。     

大豆异黄酮对香猪睾丸形态及精子发生标志基因表达的影响

为研究大豆异黄酮(soybean isoflavones,SI)对香猪睾丸形态及精子发生标志基因表达的影响,选择40头健康的28日龄雄性香猪,随机分成4组,每组10个重复,每个重复1头猪。1、2、3和4组分别在基础饲粮中添加0、125、250和500 mg/kg SI,饲喂60 d后从各组分别随机选取5头屠宰,采取睾丸样品,分析睾丸的组织形态及E型钙粘连蛋白1(Cdh1)、联会复合体蛋白3(SCP3)、过渡蛋白1(Tnp1)和波形蛋白(Vim)基因的表达。结果表明:各添加水平的SI均造成了睾丸曲细精管中空泡的形成,减少了管腔中成熟精子的数量;饲粮添加SI极显著降低了睾丸组织Cdh1、SCP3和Tnp1基因的表达量(P<0.01);添加250 mg/kg的SI显著降低了睾丸组织Vim基因的表达量(P<0.05)。由此可知,饲粮添加125、250、500 mg/kg的SI对香猪睾丸形态有明显损伤,抑制了精子发生标志基因的表达;250 mg/kg SI显著抑制猪睾丸支持细胞标志基因表达。     

NOBOX和FIGLA基因调控卵子发生的研究进展

卵母细胞所特有的转录调节因子在卵子发生、卵泡形成和胚胎发育的早期等多个阶段中具有重要作用。文章综述了在雌性生殖系中特异性表达的转录调节因子缺失生殖系α因子基因(factor in the germline alpha,FIGLA)和新生儿卵巢同源盒基因(newborn ovary homeobox Gene,NOBOX)在卵子发生过程中的研究进展,旨在为哺乳动物的生殖调控提供一定参考。