南京医科大学郑科/林明焰/郭雪江合作最新Science，为男性不育治疗指明新的方向

尽管RNA结合蛋白（RBP）世界不断扩大，但对哺乳动物睾丸中的 RBP缺乏系统的认识，而哺乳动物睾丸拥有最复杂的组织转录组之一。

2024年8月29日，南京医科大学郑科、林明焰、郭雪江共同通讯在Science在线发表题为“The landscape of RNA-binding proteins in mammalian spermatogenesis”的研究论文，该研究揭示了哺乳动物精子发生中RNA结合蛋白的分子景观。

该研究将RNA相互作用组捕获适应小鼠雄性生殖细胞，构建了一个RBP 图谱，其特征是沿精子发生多层动力学。RNA 交联肽的捕获表明，谷氨酸-精氨酸（ER）贴片是一种存在于卷曲螺旋中的残基共进化的两性溶解元件，可增强其宿主RBP的RNA结合。由于NONO-RNA相互作用受损，在NONO（不含POU结构域的八聚体结合蛋白）中缺失该元件导致有丝分裂到减数分裂转变有缺陷。对1000多名不育男性的全外显子组测序揭示了RBPs在男性不育症的人类遗传结构中的突出作用，并确定了风险ER斑片变异。

哺乳动物的精子发生跨越三个主要阶段：有丝分裂、减数分裂和精子发生，在此期间，生殖细胞依次分化为精原细胞、精母细胞和精子细胞，最终产生精子。在这个多步骤的动态过程中，生殖细胞经历剧烈的形态改变，并伴随着一连串分子事件，包括染色质重塑、转录转换和转录后调节 ，从而产生非常复杂的睾丸转录组。睾丸表达丰富的RNA结合蛋白 （RBP），参与RNA的加工、转运和调节，以及协调转录。睾丸特异性 RBP协调产精mRNA的储存和翻译激活，由于生精核经历压缩和转录沉默，这些 mRNA 在需要前几天被转录。尽管人们对精子发生中单个RBP 的了解越来越多，但仍然缺乏真实RBP的全面图谱。

RNA 相互作用组捕获（RIC）是一种高通量 RBP 分析方法，它通过在各种细胞系和体细胞组织中的应用，促进了人们对 RBP 结构和功能特征的理解 。然而，在源自组织的特定类型的原代细胞中捕获RBPome在技术上具有挑战性。在哺乳动物睾丸中，生殖细胞特异性RIC对于挖掘RBP和研究其产精动力学很有价值。

RNA结合蛋白与哺乳动物精子发生和男性不育（图源自Science）

RBP 编码基因的人类突变是孟德尔和体细胞发病机制的关键决定因素 。将已知的RBP库与公共疾病关联数据相交，显示不同疾病之间 RBP 突变特性的异质性。男性不育是世界范围内日益严重的主要生殖问题，其病因在约 40% 的患者中仍然未知，遗传因素被认为是关键因素。到目前为止，男性不育队列的缩放基因组测序主要局限于具有西方血统的患者。尽管人们做出了许多努力来破译其单基因原因，但对男性不育症的遗传结构的理解相当有限，落后于其他疾病。

在这里，作者对小鼠雄性生殖细胞（mMGC）中的内源性RBP进行了基于 RIC的蛋白质组范围图谱分析，并进一步深入研究了RBD和RNA结合非结构域元件的系统分析。该研究发现了一种多两性非结构域元件，称为谷氨酸-精氨酸 （ER）贴片，它广泛存在于 RBP 的卷曲螺旋（CC）基序中，并促进其宿主RBP的RNA结合活性和雄性生殖细胞发育。该研究为与精子发生和男性不育相关的RNA结合蛋白提供了全面和丰富的资源，并证明了非结构域元件在调控RNA和精子发生中的功能意义，突显了该资源在解码男性生育的遗传和分子基础方面的潜在宽广而重要的价值。

参考消息：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj8172