6月23日,，生殖健康研究所袁水橋教授課題組在自然子刊Nature Communications雜志上在線發(fā)表題為“hnRNPH1 recruits PTBP2 and SRSF3 to modulate alternative splicing in germ cells”的研究論文,。該論文首次揭示了RNA結(jié)合蛋白hnRNPH1在小鼠生殖細(xì)胞（包括雄性與雌性生殖細(xì)胞）發(fā)育中的重要作用,，并發(fā)現(xiàn)hnRNPH1通過(guò)募集剪接因子PTBP2和SRSF3以調(diào)控生殖細(xì)胞發(fā)育相關(guān)靶基因的可變剪接,，從而維持生精細(xì)胞和卵母細(xì)胞的正常發(fā)育及功能。
可變剪接（又稱Pre-mRNA選擇性剪接）的協(xié)同調(diào)控對(duì)生殖細(xì)胞發(fā)育至關(guān)重要,。在精子發(fā)生過(guò)程中,，可變剪接在維持轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組多樣性等方面起重要作用。大多數(shù)參與精子發(fā)生的基因都被轉(zhuǎn)錄并加工成多個(gè)轉(zhuǎn)錄本,，最終翻譯成不同功能的蛋白質(zhì),，這對(duì)于睪丸/卵巢等高度復(fù)雜的器官的發(fā)育尤為關(guān)鍵。然而,，在生殖細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中調(diào)控可變剪接的分子機(jī)制仍知之甚少,。可變剪接通常由剪接因子介導(dǎo),，而剪接體的組裝和剪接位點(diǎn)的選擇受RNA結(jié)合蛋白調(diào)控,。盡管一些在精子發(fā)生過(guò)程中起關(guān)鍵作用的RNA結(jié)合蛋白或剪接因子（如PTBP2）被陸續(xù)發(fā)現(xiàn),，但它們是否在調(diào)控可變剪接方面具有協(xié)同作用,，目前還不清楚。
袁水橋課題組在前期的研究基礎(chǔ)上,，發(fā)現(xiàn)核不均一RNA結(jié)合蛋白—hnRNPH1在粗線期精母細(xì)胞,、圓形精子細(xì)胞以及卵母細(xì)胞中高表達(dá)。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)hnRNPH1與剪接調(diào)節(jié)因子PTBP2和SRSF3互作,，并通過(guò)CO-IP實(shí)驗(yàn)探索了它們之間的互作結(jié)構(gòu)域,。這些結(jié)果提示hnNPH1可能在精子發(fā)生過(guò)程中參與調(diào)控可變剪接。此后,，利用條件性基因敲除手段,，在小鼠生殖細(xì)胞中特異敲除Hnrnph1基因，通過(guò)分析敲除小鼠的生殖表型并結(jié)合RNA-seq高通量測(cè)序技術(shù),，發(fā)現(xiàn)特異敲除Hnrnph1導(dǎo)致精母細(xì)胞和圓形精子中許多異常的剪接事件發(fā)生,，從而影響減數(shù)分裂和生殖細(xì)胞-支持細(xì)胞通訊相關(guān)基因的表達(dá)，造成染色體聯(lián)會(huì)異常以及生殖細(xì)胞與支持細(xì)胞之間的通訊受損,，最終導(dǎo)致雄性小鼠不育,。有趣的是，研究還發(fā)現(xiàn)Hnrnph1特異性敲除的雌性小鼠同樣不育，Hnrnph1敲除的卵母細(xì)胞表現(xiàn)出與雄性生殖細(xì)胞相似的表型,，即減數(shù)分裂異常以及卵母細(xì)胞與顆粒細(xì)胞之間通訊受阻,。接著該課題組利用RIP-seq技術(shù)證實(shí)hnRNPH1能夠直接結(jié)合許多關(guān)鍵靶基因的mRNA。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),，hnRNPH1同樣能夠在卵巢中招募剪接因子PTBP2和SRSF3,，并協(xié)同調(diào)控生殖細(xì)胞發(fā)育所需關(guān)鍵基因的可變剪接?？傊?，該研究首次揭示了hnRNPH1在生殖細(xì)胞發(fā)育中的重要作用，并提出了RNA結(jié)合蛋白和不同剪接因子在精子發(fā)生和卵母細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中協(xié)同調(diào)控可變剪接的分子機(jī)制假說(shuō)（圖1）,。
圖1. hnRNPH1調(diào)控可變剪接和生殖細(xì)胞發(fā)育的模式圖,。
華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院生殖健康研究所為本研究論文的第一完成單位。生殖健康研究所博士后豐勝磊,、碩士生李金梅為該論文的共同第一作者,，袁水橋教授為唯一獨(dú)立通訊作者。該研究得到了國(guó)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,。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)重要突破,。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-31364-7
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