7月28日,，生殖健康研究所袁水橋教授團(tuán)隊(duì)在Cell旗下知名期刊Stem Cell Reports在線發(fā)表題為“UHRF1 interacts with snRNAs and regulates alternative splicing in mouse spermatogonial stem cells”的研究論文,。該研究通過構(gòu)建精原細(xì)胞條件性基因敲除Uhrf1小鼠模型,，研究了UHRF1在精原干細(xì)胞維持和分化中的功能,，發(fā)現(xiàn)UHRF1可以參與維持精原干細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)，且UHRF1可以與剪接復(fù)合體中的U snRNA和U snRNP相互作用,，調(diào)控精原細(xì)胞中mRNA的可變剪接,。
精原干細(xì)胞（spermatogonial stem cells，SSCs）是位于睪丸曲細(xì)精管基底膜上的雄性生殖細(xì)胞,。作為雄性生殖系中唯一的干細(xì)胞,，SSCs可以自我更新以維持相對穩(wěn)定的數(shù)量，也可以經(jīng)歷分化以維持連續(xù)不斷的精子生成,。精原干細(xì)胞的自我更新和分化,，受多種分子機(jī)制的精細(xì)調(diào)節(jié)，包括mRNA的可變剪接調(diào)控,，但具體的調(diào)控機(jī)制尚不明確,。前體mRNA的剪接主要由剪接體執(zhí)行，剪接體是由富含尿嘧啶的小核糖核酸（U1,、U2,、U4/U6和U5 snRNAs）和小核糖核蛋白（small nuclear ribonucleoproteins, snRNPs）組成的復(fù)合體。近年來的研究表明RNA的可變剪接可以發(fā)生在染色質(zhì)附近,，并且與組蛋白修飾有關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)豐富了轉(zhuǎn)錄后可變剪接的傳統(tǒng)觀點(diǎn),，并為研究pre-mRNA的可變剪接提供了新的線索,。袁水橋課題組前期發(fā)現(xiàn)表觀遺傳調(diào)控因子UHRF1作為DNA甲基化、組蛋白修飾和piRNA通路的分子紐帶調(diào)控精母細(xì)胞逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子沉默（Nat Commun,，2019）,，并揭示了UHRF1調(diào)控睪丸生殖細(xì)胞-支持細(xì)胞的交互作用（Cell Death Dis，2022）,。然而,，UHRF1是否參與RNA代謝調(diào)控,，特別是精原細(xì)胞中mRNA可變剪接目前還是未知的。
在本研究中,，課題組首先檢測了UHRF1在出生前后小鼠生殖細(xì)胞中的定位情況,，結(jié)果發(fā)現(xiàn)UHRF1在出生之前的前精原細(xì)胞中幾乎不表達(dá)，在出生后定位于小鼠精原細(xì)胞的細(xì)胞核中,。UHRF1在出生后精原細(xì)胞中重新表達(dá)提示其可能會(huì)在精原干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)調(diào)控中具有重要的生理功能,。接下來，利用Vasa-Cre工具小鼠來?xiàng)l件性敲除生殖細(xì)胞中Uhrf1基因,，課題組發(fā)現(xiàn)Uhrf1基因敲除小鼠完全不育,，具體表現(xiàn)為在出生后生殖細(xì)胞逐漸丟失，在成年期生殖細(xì)胞完全丟失,，類似于人類的唯支持細(xì)胞綜合征,，表明UHRF1確實(shí)對精原干細(xì)胞的增殖和分化有重要作用。
本研究中一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)是在精原干細(xì)胞中UHRF1蛋白可以與眾多RNA剪接因子相互作用,。通過免疫沉淀-質(zhì)譜（IP-MS）分析發(fā)現(xiàn),，在與UHRF1相互作用的337種蛋白質(zhì)中，多達(dá)116種蛋白質(zhì)與RNA可變剪接有關(guān),。進(jìn)一步通過RNA 結(jié)合蛋白免疫沉淀實(shí)驗(yàn)（RIP）發(fā)現(xiàn) UHRF1可以結(jié)合U1,、U2和U4 snRNA，以及調(diào)節(jié)精原干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的pre-mRNA（Foxo1,、Bcl6b和Fgfr3）,。利用敲除小鼠進(jìn)一步分析表明，UHRF1的敲除會(huì)導(dǎo)致精原細(xì)胞中選擇性剪接事件嚴(yán)重失調(diào),，外顯子跳躍發(fā)生率顯著提高,。總之,，本研究揭示了UHRF1的一種新的分子調(diào)控機(jī)理,，即UHRF1與剪接復(fù)合體中的RNA和蛋白質(zhì)結(jié)合并調(diào)節(jié)精原干細(xì)胞中pre-mRNA的可變剪接（圖1），該研究進(jìn)一步拓展了表觀遺傳調(diào)控因子UHRF1在精子發(fā)生過程中生物學(xué)功能,。
圖1. UHRF1調(diào)控精原干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和可變剪接的模式圖,。
華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院生殖健康研究所碩士生周淑敏和博士生董娟（現(xiàn)就職于華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院）為本文共同第一作者。華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院生殖健康研究所為該論文的第一完成單位,，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院生殖健康研究所袁水橋教授與北京大學(xué)深圳醫(yī)院桂耀庭研究員為本文共同通訊作者,。該研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和深圳華中科技大學(xué)研究院-深圳科技創(chuàng)新委員會(huì)重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2022.06.010
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