RNA结合蛋白PIWIL4在雄性生殖细胞中的功能机制研究
批准号:
32100690
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李锋
依托单位:
学科分类:
生殖异常及辅助生殖
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李锋
中文摘要
精子发生是一个高度复杂的发育过程,其中任何阶段出现问题均会导致精子形成的异常,进而引起男性不育。非梗阻性无精子症(Non-Obstructive Azoospermia, NOA)是最严重的精子发生障碍,但目前人们对其致病机理了解甚少。在本课题组前期测得的934例NOA患者全基因组测序数据中,我们发现了一系列Piwil4基因相关突变。PIWIL4属于PIWI家族蛋白,PIWI/piRNA“机器”通过沉默转座元件和调控mRNA等方式在动物生殖系细胞发育分化过程中发挥重要作用。在小鼠睾丸中,与之结合的piRNA将PIWIL4带到高度互补的转座元件转录本上,招募DNA甲基化机器,指导从头甲基化,然而该过程具体的机制还并不清楚。对这些突变的作用机制研究将拓宽我们对PIWIL4蛋白功能的理解,从分子层面进一步揭示男性不育症的致病机理,为相关男性不育症的诊断和治疗提供理论基础。
英文摘要
Spermatogenesis is a highly complex process and any defects occurring in this process may lead to abnormal sperm production, finally resulting in male infertility. Non-obstructive azoospermia (NOA) is the most severe form of male infertility. However, the knowledge of the causes of NOA is very limited. We have finished the whole-genome sequencing of 934 NOA patients and found some mutations in Piwil4 gene. PIWIL4 belongs to the PIWI family proteins. PIWI/piRNA machinery silence transposable elements and regulate the expression of mRNAs during the spermatogenesis. It is proposed that the associated piRNAs guide the nuclear PIWIL4 to transposable elements where it recruits the DNA methylation apparatus and instruct de novo DNA methylation. However, the mechanisms underlying have remained largely unexplored. The obtained results by investigating these mutations will bring new insights into the function of PIWIL4 protein, and also may provide new molecular targets for the diagnosis and therapeutic of male infertility.
PIWI相互作用RNA(piRNA)是几乎特异在生殖细胞中表达的小分子非编码RNA,通过沉默逆转录转座子等自私性遗传元件以维持基因组的稳定性。PIWIL4在其相关piRNA的引导下靶向转座子元件,在那里它募集DNA甲基化装置并指导从头DNA甲基化。piRNA的加工生成以及功能发挥需要多种蛋白质协同进行,已经发现这些基因上的多种有害突变会导致男性不育。在此,我们在两名无亲缘关系的不育男性中发现了一个PIWIL4的错义变异(c.805 C>T p.R269W)。携带同源敲入突变的纯合雄性小鼠尽管在成年的时候精子数量和形态均正常,也能正常繁育后代,但是在第一波精子发生中表现出转座子表达升高和相关的基因表达异常。从机制上讲,突变位点可能改变了PIWIL4的piRNA结合能力,并导致内源性LINE-1元件的去抑制。我们在PIWIL4中鉴定的这个piRNA结合突变,为男性不育提供了新颖的见解,一方面突出了物种特异性piRNA序列和靶向逆转录转座子的不同影响,另一方面由于PIWIL4的多种不同功能,包括从原始生殖细胞中的从头甲基化到成年精原细胞中的自我更新,增加了观察到的表型的复杂性。尽管精子发生稳态期间逆转录转座子和L1orf1p表达是如何恢复仍是未知的,我们的研究为进一步探索PIWIL4在小鼠和人类中的关键作用奠定了基础。
癌-睾丸蛋白PIWIL4在非小细胞肺癌中参与小RNA生成的机制和生物学功能研究
-
批准号:32371347
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:50万元
-
批准年份:2023
-
负责人:李锋
-
依托单位:
国内基金
海外基金