华中科技大学Nature子刊最新发文：精子发生过程中为何出现转座子沉默

时间：2019-10-21 00:00:00 来源：网络整理

哺乳动物转座子（TEs）是一类可以在基因组自主移动的DNA片段，它们散在分布在基因组周围以及基因组内部，占据将近50%的人类基因组。在哺乳动物的长期进化过程中，TEs的活性和结构有利于基因组的的多样性。然而，在短期内，TEs激活也可威胁基因组完整性，进而导致肿瘤发生、病理性发育以及不育的发生。因此研究雄性生殖细胞中转座子的沉默机制对治疗男性不育有重要的临床价值。

来自华中科技大学同济医学院生殖健康研究所袁水桥教授发表了题为“UHRF1 suppresses retrotransposons and cooperates with pRMT5 and pIWI proteins in male germ cells”的研究论文，揭示了精母细胞减数分裂过程中逆转录转座子沉默的分子机制，创新性的提出了UHRF1作为分子纽带，通过调控 DNA甲基化、组蛋白修饰和piRNA通路来抑制精母细胞中逆转录转座子的异常激活。

这一研究发现公布在10月17日Nature Communications杂志上，文章通讯作者为袁水桥教授，第一作者为董娟、王晓莉和曹聪聪。

袁水桥教授团队在前期工作的基础上，利用条件性基因敲除策略，在小鼠生殖细胞中特异性的敲除了 Uhrf1基因，发现敲除小鼠完全不育，睾丸显著性变小，附睾中完全没有精子。进一步表型分析发现，敲除小鼠的生精细胞发育停滞在减数分裂前期（prophase I）的粗线期精母细胞阶段，表明UHRF1调控精母细胞减数分裂进程。

有趣的是，课题组发现敲除精母细胞中的逆转录转座子（Line 1）被异常激活，并且敲除小鼠基因组中的DNA呈现出低甲基化状态，同时发现抑制性组蛋白（H3K9me3）在敲除小鼠精母细胞中显著性下降，而激活性组蛋白（H3K4me2）显著性上升。

进一步的高通量测序发现敲除小鼠睾丸（p15）中的 pachytene piRNA组分显著减少，提示敲除小鼠生殖细胞中piRNA生成通路发生异常，同时发现参与 piRNA 生成的关键蛋白（MIWI、MILI、MVH、TDRKH 等）的表达和定位均出现异常，并且免疫共沉淀实验证实UHRF1与 pIWI家族蛋白有互作效应。

该研究揭示了精母细胞减数分裂过程中逆转录转座子沉默的分子机制，创新性的提出了UHRF1作为分子纽带，通过调控 DNA甲基化、组蛋白修饰和piRNA通路来抑制精母细胞中逆转录转座子的异常激活。该研究对临床上治疗和诊断由基因突变引起的男性非梗阻性无精子症有重要的指导意义。

原文标题：

UHRF1 suppresses retrotransposons and cooperates with pRMT5 and pIWI proteins in male germ cells

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12455-4

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