人類社會(huì)正面臨生育力下降的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，其中配子發(fā)生障礙是導(dǎo)致生育力下降的原因之一,。近年來(lái),，越來(lái)越多的證據(jù)表明,，RNA修飾在配子發(fā)生過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用,。其中,，m6A修飾是哺乳動(dòng)物細(xì)胞mRNA上最豐富的修飾,，廣泛參與pre-mRNA剪接,、mRNA穩(wěn)定性及翻譯等諸多細(xì)胞生物學(xué)過(guò)程。然而,，有關(guān)m6A修飾及其閱讀器蛋白（Reader）在哺乳動(dòng)物生殖細(xì)胞發(fā)育中的功能調(diào)控機(jī)理尚不十分明晰,。目前，有三種核不均一核糖核蛋白家族（hnRNP）成員被鑒定為潛在的m6A修飾閱讀器,，包括hnRNPA2B1,、hnRNPG和hnRNPC。hnRNPC的功能異常與多種疾病相關(guān),，包括自身免疫性甲狀腺疾病,、乳腺癌和胰腺導(dǎo)管腺癌等。袁水橋教授團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn),，睪丸支持細(xì)胞中的hnRNPC對(duì)維持正常精子發(fā)生有關(guān)鍵作用（Biol Reprod,，2024），但hnRNPC在生殖細(xì)胞發(fā)育中的功能及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍不清楚,。
2025年2月8日,，生殖健康研究所袁水橋/王曉莉團(tuán)隊(duì)在Advanced Science雜志在線發(fā)表了題為“hnRNPC functions with HuR to regulate alternative splicing in an m6A-dependent manner and is essential for meiosis”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)核不均一核糖核蛋白家族成員hnRNPC作為m6A修飾的閱讀蛋白（Reader）在小鼠生殖細(xì)胞減數(shù)分裂進(jìn)程中發(fā)揮著不可或缺的生理作用,，在機(jī)制上證明了hnRNPC可識(shí)別并直接結(jié)合減數(shù)分裂關(guān)鍵基因,，與RNA結(jié)合蛋白HuR共同通過(guò)m6A修飾來(lái)調(diào)節(jié)靶基因的可變剪接，從而維持生殖細(xì)胞減數(shù)分裂起始及進(jìn)程的新機(jī)制,。
研究團(tuán)隊(duì)在前期研究基礎(chǔ)上鑒定到了核不均一核糖核蛋白hnRNPC,，發(fā)現(xiàn)hnRNPC在精原細(xì)胞和精母細(xì)胞中高表達(dá)，并通過(guò)Stra8-GFP Cre構(gòu)建了生殖細(xì)胞中特異性敲除Hnrnpc小鼠模型,。小鼠表型分析結(jié)果顯示,，敲除雄性和雌性小鼠均完全不育，表現(xiàn)為精子發(fā)生和卵子發(fā)生均阻滯在減數(shù)分裂前期I,。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),，生殖細(xì)胞中Hnrnpc基因缺失導(dǎo)致雄性小鼠減數(shù)分裂起始異常，精母細(xì)胞染色體聯(lián)會(huì)和雙鏈DNA斷裂（DSB）修復(fù)受損,，染色體交叉無(wú)法形成,，精子發(fā)生最終停滯在減數(shù)分裂粗線期階段。相似的,，研究還發(fā)現(xiàn)Hnrnpc基因缺失的雌性小鼠卵母細(xì)胞出現(xiàn)了減數(shù)分裂染色體聯(lián)會(huì)和同源重組異常,。這些結(jié)果表明hnRNPC在小鼠減數(shù)分裂進(jìn)程中發(fā)揮有重要的調(diào)控作用及生物學(xué)功能。
為進(jìn)一步探究hnRNPC在生殖細(xì)胞發(fā)育及減數(shù)分裂中的分子調(diào)控機(jī)制,，團(tuán)隊(duì)通過(guò)RNA-seq和RIP-seq技術(shù)對(duì)c-KIT陽(yáng)性的生殖細(xì)胞進(jìn)行了高通量測(cè)序分析,，發(fā)現(xiàn)hnRNPC在生殖細(xì)胞中通過(guò)直接結(jié)合某些減數(shù)分裂相關(guān)基因（如Sycp1、Dmc1,、Stra8和Palb2）調(diào)控其可變剪接,，進(jìn)而影響這些基因的表達(dá)。此外,，團(tuán)隊(duì)聯(lián)合分析了RIP-seq和meRIP-seq數(shù)據(jù),，發(fā)現(xiàn)hnRNPC在生殖細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中通過(guò)依賴m6A修飾的方式調(diào)控靶基因表達(dá)。隨后,，團(tuán)隊(duì)通過(guò)在體外突變靶基因mRNA上的m6A位點(diǎn)驗(yàn)證了這一結(jié)果,，進(jìn)一步證實(shí)了hnRNPC通過(guò)識(shí)別靶基因m6A位點(diǎn)調(diào)控其可變剪接。這些結(jié)果提示hnRNPC在生殖細(xì)胞中可作為m6A閱讀蛋白發(fā)揮其生物學(xué)功能,。
接下來(lái),，團(tuán)隊(duì)利用免疫共沉淀-質(zhì)譜串聯(lián)（IP-MS）技術(shù)鑒別到hnRNPC與RNA結(jié)合蛋白HuR有相互作用關(guān)系，并通過(guò)體外Co-IP實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了證實(shí),，免疫熒光定位實(shí)驗(yàn)也顯示了HuR與hnRNPC在生殖細(xì)胞中具有相似的細(xì)胞定位,。因此，團(tuán)隊(duì)在生殖細(xì)胞中分別對(duì)hnRNPC和HuR進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組的聯(lián)合分析,，通過(guò)hnRNPC和HuR的RIP-seq聯(lián)合分析,，以及體外過(guò)表達(dá)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了hnRNPC在生殖細(xì)胞中與HuR相互作用，共同調(diào)控減數(shù)分裂相關(guān)基因（如Sycp1,、Brca1和Smc5）的可變剪接事件的發(fā)生,。
總的來(lái)說(shuō)，本研究揭示了hnRNPC在減數(shù)分裂進(jìn)程中的關(guān)鍵作用機(jī)制,，發(fā)現(xiàn)了核不均一核糖核蛋白hnRNPC介導(dǎo)的m6A修飾參與減數(shù)分裂進(jìn)程,，并通過(guò)多組學(xué)測(cè)序技術(shù)提出了hnRNPC-HuR在生殖細(xì)胞mRNA可變剪接事件中的調(diào)控機(jī)制假說(shuō)，為深入理解減數(shù)分裂的分子調(diào)節(jié)機(jī)制提供了新見(jiàn)解,，并為臨床上由減數(shù)分裂異常導(dǎo)致的非梗阻性無(wú)精子癥患者的診斷提供了新的理論視角,。（通訊員 熊欣欣）
華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院生殖健康研究所2022級(jí)博士生熊欣欣、華中科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心豐勝磊博士（現(xiàn)為湖南大學(xué)生物學(xué)院副教授）,、華中科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心馬西祥博士為該論文的共同第一作者,，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院生殖健康研究所/實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心袁水橋教授和華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院生殖健康研究所王曉莉副教授為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、國(guó)家自然科學(xué)基金,、湖北省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究專項(xiàng)基金、華中科技大學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃等項(xiàng)目資助,。
原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202412196
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