首頁資訊生殖健康研究所袁水橋、王鳳麗團隊揭示雄性生殖細胞減數(shù)分裂調(diào)控的新機制

生殖健康研究所袁水橋、王鳳麗團隊揭示雄性生殖細胞減數(shù)分裂調(diào)控的新機制

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月28日 10:42

新聞網(wǎng)訊 11月28日，同濟醫(yī)學院生殖健康研究所袁水橋教授、王鳳麗副教授團隊在Advanced Science雜志在線發(fā)表了題為“METTL16 is required for meiotic sex chromosome inactivation and DSB formation and recombination during male meiosis”的研究新成果。該研究發(fā)現(xiàn)RNA m6A甲基轉(zhuǎn)移酶樣蛋白16（METTL16）是調(diào)控雄性小鼠精母細胞發(fā)育進程的關(guān)鍵因子，其缺失導(dǎo)致減數(shù)分裂多個事件受阻，揭示了METTL16介導(dǎo)的m6A修飾及翻譯效率在減數(shù)分裂調(diào)控中的新機制。

合作團隊首先通過分選各級生精細胞進行核質(zhì)分離確定METTL16在精母細胞中高表達，尤其富集在細胞質(zhì)中，提示其在精母細胞中存在潛在作用。研究人員利用Ddx4ERT2-Cre構(gòu)建了他莫昔芬誘導(dǎo)的生殖細胞特異的Mettl16基因敲除小鼠模型。進一步的組織學染色及精母細胞染色體鋪片發(fā)現(xiàn)，條件性敲除小鼠表現(xiàn)出減數(shù)分裂過程中DSB形成及修復(fù)、聯(lián)會及性染色體沉默（MSCI）事件的異常。

在分子機制方面，團隊首先分選了粗線期精母細胞進行轉(zhuǎn)錄組測序，發(fā)現(xiàn)性染色體連鎖基因的轉(zhuǎn)錄活性顯著上升；聯(lián)合IP-MS/Co-IP及染色體鋪片實驗（標記DNA損傷應(yīng)答因子及表觀修飾標記物），證實了METTL16與MDC1/SCML2互作調(diào)控粗線期精母細胞中MSCI的建立與維持。接著，通過比對粗線期精母細胞轉(zhuǎn)錄組和m6A測序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄組的變化與m6A修飾水無顯著相關(guān)。對于早期精母細胞（細線期及偶線期），團隊利用RIP-seq、MeRIP-seq及MeRIP-qPCR等組學技術(shù)，發(fā)現(xiàn)METTL16參與調(diào)控Ubr2轉(zhuǎn)錄本（與早期減數(shù)分裂DSB形成及同源重組密切相關(guān)）的m6A修飾水平與表達豐度；構(gòu)建Mettl16KO細胞系及熒光素酶實驗，進一步證實了METTL16所介導(dǎo)的m6A修飾在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控UBR2基因表達。鑒于IP-MS/Co-IP及體外實驗均顯示METTL16可能參與調(diào)控mRNA翻譯，團隊進一步分選了早期精母細胞進行核糖體測序（Ribo-seq），發(fā)現(xiàn)Mettl16敲除導(dǎo)致與DSB形成及同源重組相關(guān)的蛋白翻譯效率顯著下調(diào)（圖1）。

本研究揭示了m6A甲基化轉(zhuǎn)移酶METTL16在雄性減數(shù)分裂中的新的調(diào)控分子模型，發(fā)現(xiàn)了METTL16是一個調(diào)控性染色體失活、DSB形成和修復(fù)的多功能調(diào)控因子，對深入理解由減數(shù)分裂異常導(dǎo)致的男性生育障礙具有重要的理論指導(dǎo)意義。此外，袁水橋教授團隊曾于2024年7月19日在Genome Biology上發(fā)表論文，報道了METTL16通過mRNA可變剪接及翻譯調(diào)節(jié)途徑參與雄性生殖細胞有絲分裂至減數(shù)分裂轉(zhuǎn)變的調(diào)控過程（Genome Biol，2024）。本研究是前期研究的拓展與延伸，兩項研究成果系統(tǒng)的解析了m6A甲基化轉(zhuǎn)移酶METTL16在精子發(fā)生中的生理功能與調(diào)節(jié)機制，為臨床上理解由遺傳及表觀遺傳異常導(dǎo)致的精子發(fā)生障礙的致病機理提供了新的視角。