精子發(fā)生過程中NXF3和crossover interference的功能研究.pdf

1、不育癥是影響人類健康的一種常見重大疾病，其發(fā)病率很高，然而大部分的非梗阻性無精癥(non-obstructiveazoospermia，NOA）患者病因不明，臨床治療時無從下手。多年來研究發(fā)現(xiàn)NOA患者發(fā)病原因可能與睪丸中血-睪屏障（Blood-testisbarrier，BTB）的缺陷和減數(shù)分裂過程中同源染色體同源重組異常有關(guān)，但對這兩個事件發(fā)生異常的分子調(diào)控機理仍然不太清楚。
　　 曲精小管中由相鄰支持細胞構(gòu)成的血-睪屏障(

2、BTB)會在生精上皮周期中的第Ⅷ期、第Ⅸ期經(jīng)歷一個破壞、重建的過程來幫助前細線期或細線期的精母細胞完成由basalcompartments向adluminalcompartments的遷移。此過程的異常會導致前細線期或細線期的精母細胞不能進入adluminalcompartments完成減數(shù)分裂或者是引起抗自身精細胞抗體的產(chǎn)生，從而引起不育。鑒于BTB破壞、重建的過程受到細胞因子TGF-β3的調(diào)控，本文的第一個研究課題是尋找影響TGF-

3、β3表達、分泌的因素及其分子機制。
　　 本文研究發(fā)現(xiàn)核輸出因子蛋白家族(NXF)成員之一的NXF3特異性表達在睪丸組織中的支持細胞細胞之中，并且它起始表達的時間和小鼠青春期BTB開始建立時間一致；除睪丸中的支持細胞外，NXF3還特異性表達在附睪頭部Ⅱ區(qū)的主細胞中，起始表達的時間和第一次生精波完成后睪丸液進入附睪的時間一致，并且它在附睪中的表達是睪丸液依賴。探尋NXF3和TGF-β3在不同情況下的表達情況時發(fā)現(xiàn)，無論是生理條件還

4、是病理條件，如熱刺激、CdC12處理，二者的表達均呈現(xiàn)負相關(guān)。進一步研究發(fā)現(xiàn)在支持細胞中，TGF-β信號通路可以對細胞因子TGF-β3的表達進行轉(zhuǎn)錄負調(diào)控，并且這種轉(zhuǎn)錄負調(diào)控是NXF3部分依賴的。具體來講是，TGF-β信號通路可以通過激活Smad2/3途徑來抑制TGF-β3的表達，NXF3的可通過增強細胞內(nèi)Smad2/3途徑的徑活性從而進一步抑制細胞內(nèi)TGF-β3的表達。接著我們對NXF3影響TGF-β信號通路的分子機制進行了研究，發(fā)現(xiàn)

5、NXF3可以與TGF-β信號通路的抑制因子STRAP結(jié)合，二者的相互作用可以通過破壞STRAP與Smad7的結(jié)合來影響TβRI(TD)-STRAP-Smad7復合體的形成，從而增強了細胞內(nèi)TGF-β-Smad信號通路活性。除參與調(diào)節(jié)TGF-β3的表達、分泌外，我們發(fā)現(xiàn)NXF3還可以通過影響TGF-β-Smad信號通路參與調(diào)節(jié)支持細胞中其它重要基因的表達，如與BTB相關(guān)的基因Claudin11、WT1以及與支持細胞分化發(fā)育相關(guān)的基因GAT

6、A1、p21.
　　 減數(shù)分裂過程中同源重組發(fā)生在減數(shù)分裂前期Ⅰ，是在同源配對的非姐妹染色單體之間進行的，它的發(fā)生可以確保減數(shù)分裂過程中染色體的正確分離。同源重組是個比較復雜的過程，涉及DSBs形成、單鏈DNA末端入侵、中間體Holliday交叉形成等一系列過程,最后在同源配對染色體間的形成交換位點(Crossovers，COs，由粗線期聯(lián)會復合體上的MLH1蛋白標記)。COs形成過程中受到正干涉的調(diào)控，即一個COs的形成排斥其

7、它COs在其附近形成，本文的第二個課題中對人類染色體上COs間的干涉特征及其影響因素進行研究。
　　 首先，通過綜合運用細胞免疫熒光技術(shù)和多色熒光原位雜交技術(shù)（cenM-FISH）對每條粗線期聯(lián)會復合體(synaptonemalcomplexs，SCs)及SCs上的COs進行了標記，測量出相鄰Cos之間的距離并擬合到gammamodel中計算出用于定量交換干涉強度的參數(shù)υ，而后對其進行分析發(fā)現(xiàn)干涉強度在染色體內(nèi)、染色體間和個體間

8、均存在異質(zhì)性，具體來講就是:染色體上臂間干涉強度大于臂內(nèi)干涉強度，這可能是由著絲粒引起的；小號染色體的干涉強度大于大號染色體上的干涉強度；個體之間的每條染色體上的干涉強度也存在變異，但沒發(fā)現(xiàn)規(guī)律。進一步分析顯示，SCs的結(jié)構(gòu)異常會影響Cos間的干涉強度，比如9號染色體上易出現(xiàn)的不連續(xù)區(qū)域(gaps)和未聯(lián)會區(qū)域(splits)兩種結(jié)構(gòu)異常會cis/trans影響本身和其它染色體上干涉強度。另外，我們的研究也表明Cos間的干涉可通過著絲粒