附睾精子成熟的分子机制与调控(附睾蛋白、非编码RNA)

精子在附睾运行过程中,通过与附睾液微环境的相互作用而不断成熟,主要表现为运动能力和受精能力的获得。随着各种附睾蛋白的不断鉴定,逐渐揭示精子成熟过程中发生的蛋白质改变,包括蛋白质的新增或去除、暴露或遮盖;膜流动性与通透性的改变;膜蛋白分子磷酸化或糖基化修饰等。近年来,附睾基因组和蛋白组学的研究已成为了解哺乳动物精子成熟机制的重要手段。如利用比较蛋白组学技术,对附睾头部未成熟精子蛋白和附睾尾部成熟精子蛋白进行比较,从而了解附睾精子成熟过程中可能发挥作用的蛋白质。迄今为止,已有几百到几千种人精子和其他实验动物精子蛋白序列被成功鉴定,精子蛋白序列文库已成为男性不育症发病机制、诊断和特异性治疗研究的重要基础和工具。

附睾蛋白与精子成熟

附睾作为精子成熟的场所,提供给精子成熟和储存的特殊微环境。附睾上皮的分泌和吸收活动可调节附睾液的成分,也因此决定了精子成熟的微环境。附睾液中的蛋白质可以通过与精子相互作用或嵌入到精子表面,从而参与精子的成熟。近年发现的参与精子成熟的附睾特异蛋白有核糖核酸酶、类β-半乳糖苷酶、脂质运载蛋白和G-蛋白耦联受体等。

核糖核酸酶9(RNase9)是近年报道的一种附睾特异蛋白。大鼠实验显示,RNase9仅表达于附睾头部和体部腔上皮的主细胞中,并分泌进入附睾管腔。附睾头部精子中,RNase9蛋白大量集中于精子的顶体区域,而随着精子在附睾的转运,RNase9逐渐丢失。此外,附睾的RNase9表达表现为雄激素依赖性,受雄激素的正向调节。这些现象提示,RNase9参与附睾精子的成熟过程。

类β-半乳糖苷酶(beta-galactosidase-like protein,GLB1L4)是最近才被证实的一种附睾特异蛋白,其氨基酸序列和β-半乳糖苷酶相似,但不具备酶活性。Zhen等对大鼠进行的蛋白质印迹和免疫组化分析表明,GLB1L4特异地表达于附睾头部腔上皮的主细胞中。大鼠出生后60d,附睾头部上皮细胞内的GLB1L4蛋白表达达到高峰,但却不向管腔内分泌,直到附睾上皮细胞完成分化,精子开始由睾丸进入到附睾管腔时,主细胞才开始分泌GLB1L4,使GLB1L4蛋白结合到精子头部。由此推断,GLB1L4可能参与附睾精子的成熟过程。

脂质运载蛋白(lipocalin)家族中的LCN5、LCN6和LCN8被鉴定为附睾特异蛋白,参与精子成熟过程中精子膜脂类的转运和分布。在附睾转运过程中,精子通过脂质转运蛋白提供适量的胆固醇维持精子膜的稳定。此外,LCN5和LCN8可以结合疏水性的小分子配体,如类维生素A等调节因子,将其从附睾的头部区域转运到附睾尾部的上皮细胞或精子膜的相应受体上。

人类附睾蛋白6/G-蛋白耦联受体64(HE6/GPR64)是G-蛋白耦联受体超家族中的一员,特异性表达在睾丸输出小管和附睾起始段无纤毛的主细胞中。HE6基因敲除小鼠表现为附睾管腔内液体的重吸收受阻,导致液体在睾丸中蓄积,使大部分精子滞留在睾丸和输出小管内。这一结果提示HE6/GPR64参与水平衡的调节,影响精子的成熟过程。

非编码RNA与精子成熟

非编码RNA(non-codinig RNA),即转录后不参与翻译过程,不编码任何蛋白的RNA。其中,近十年来发现的小RNA通过与相应的mRNA结合而抑制对应基因的表达。最近,Zhang等在大鼠附睾中发现了两类具有调控作用的小RNA分子,分别是microRNA和小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)。其中一个附睾特异的microRNA:mil-HongrES2可通过调节附睾羧酸酯酶CES7的表达而影响附睾精子的获能。这一发现阐述了附睾中与精子成熟相关蛋白表达调控的新机制,为全面了解附睾精子成熟的调控提供了新的思路。

系统医学科普站点:天山医学院, 引用请注明出处:https://www.tsu.tw/edu/5010.html

学习笔记

作者:

内容拓展

中华皮肤病30年研究成果

心电图学一学就会

认识人体心脏,从解剖开始!

诱发心血管疾病的综合征

近视屈光激光手术矫正

适用于口腔科

做一个健康强健的男人!

智齿为萌出受阻的牙齿

内分泌与机体代谢医学