3月17日，生殖健康研究所袁水橋教授課題組在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域Top期刊Journal of Cell Biology雜志上發(fā)表了題為“ADAD2 interacts with RNF17 in P-bodies to repress the Ping-pong cycle in pachytene piRNA biogenesis”的研究論文。該論文首次發(fā)現(xiàn)睪丸特異性表達(dá)蛋白ADAD2和RNF17均可定位在小鼠精母細(xì)胞P-body中,，并揭示了ADAD2通過與RNF17互作抑制“乒-乓循環(huán)”參與調(diào)控粗線期piRNA生成,，從而維持生精細(xì)胞的正常發(fā)育及功能,。
piRNA是一類與PIWI蛋白結(jié)合的非編碼小RNA，長度為24-32個核苷酸分子在生精細(xì)胞的發(fā)育過程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。piRNA的表達(dá)在生精細(xì)胞發(fā)育過程中呈現(xiàn)動態(tài)變化，可以分為前粗線期piRNA（pre-pachytene piRNA）和粗線期piRNA（pachytene piRNA）,，它們的生成方式存在明顯的差異。前粗線期piRNA除了來自于基因組特定的piRNA轉(zhuǎn)錄位點(diǎn)轉(zhuǎn)錄加工外,，還依賴于一種獨(dú)特的次級生成機(jī)制——“乒-乓循環(huán)（Ping-pong cycle）” 機(jī)制,。這種獨(dú)特的放大機(jī)制通過識別堿基互補(bǔ)的轉(zhuǎn)座元件RNA鏈可以不斷地消耗活躍的轉(zhuǎn)座子（Transposal elements, TEs）轉(zhuǎn)錄本，在轉(zhuǎn)座子沉默中發(fā)揮極為重要的作用,。有趣的是,，piRNA生成的“乒-乓循環(huán)”機(jī)制在粗線期piRNA產(chǎn)生中則需要被“凍結(jié)/抑制”，但其具體的抑制調(diào)控機(jī)理仍是未知,。2015年,，有研究組報道RNF17可能在粗線期piRNA生成過程中參與“乒-乓循環(huán)”抑制調(diào)控，但是并未明確RNF17在生精細(xì)胞中的具體定位以及參與調(diào)控粗線期piRNA生成的機(jī)理,。
在本研究中,，課題組首先檢測了ADAD2和RNF17在出生后小鼠生精細(xì)胞中的亞細(xì)胞定位，確定了其主要定位于粗線期精母細(xì)胞胞漿的P-body中，這一結(jié)構(gòu)也是前粗線期piRNA生成過程中與生殖細(xì)胞顆粒（germ granules）互動,，完成“乒-乓循環(huán)”機(jī)制的核心場所,。接著，課題組利用免疫共沉淀-質(zhì)譜串聯(lián)（IP-MS）技術(shù)發(fā)現(xiàn)ADAD2是RNF17的關(guān)鍵互作蛋白,，體外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明RNF17的P-body定位依賴ADAD2的存在。隨后通過分析Adad2和Rnf17基因敲除小鼠的表型,，發(fā)現(xiàn)兩者敲除小鼠存在高度一致的雄性不育表型,，結(jié)合RNA-seq高通量測序技術(shù)，發(fā)現(xiàn)受到Adad2或Rnf17敲除影響的轉(zhuǎn)錄本也高度關(guān)聯(lián),。而對粗線期精母細(xì)胞和圓形精子細(xì)胞的小RNA測序結(jié)果則直接證明了ADAD2缺失導(dǎo)致“乒-乓循環(huán)”機(jī)制在粗線期piRNA生成中異常激活（圖1）,。值得一提的是，精母細(xì)胞中P-body的完整性也受到ADAD2以及RNF17缺失的影響,。
總之,，本研究首次揭示了P-body中ADAD2和RNF17共同參與粗線期piRNA生成，并創(chuàng)新性的提出ADAD2作為RNF17的關(guān)鍵互作蛋白,，抑制“乒-乓循環(huán)”以維持粗線期piRNA生成的準(zhǔn)確性并確保精子發(fā)生正常進(jìn)行,。
圖1: ADAD2與RNF17互作參與抑制“乒-乓循環(huán)”調(diào)控粗線期piRNA生成和精子發(fā)生
華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院生殖健康研究所為本研究論文的第一完成單位，袁水橋教授為唯一通訊作者,。生殖健康研究所2018級博士熊孟能（現(xiàn)就職于武漢大學(xué)人民醫(yī)院）,、2021級碩士生尹麗莎、2020級碩士生桂以倩和2018級碩士呂春雨（現(xiàn)博士就讀于北京大學(xué)）為該論文的共同第一作者,，該研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的資助,。該研究成果是袁水橋教授課題組在精子發(fā)生與男性不育調(diào)控領(lǐng)域取得的又一項(xiàng)創(chuàng)新成果。
文章鏈接：https://doi.org/10.1083/jcb.202206067
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