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科学家发现在精子发育过程中控制DNA组织的蛋白

2019-05-23 14:32:40 医疗快讯180℃

  科学家发现在精子发育过程中控制DNA组织的蛋白质

  2014年5月13日

  不孕症通常被认为是女性的问题。事实上,美国有超过300万名男性也经历过这种情况。今天,冷泉港实验室(CSHL)的研究人员描述了精子发育过程中对男性生育至关重要的关键事件。由CSHL教授Alea Mills领导的团队解释了蛋白质如何控制DNA包装以保护人类的遗传信息。

  精子是人类遗传信息的简单传递载体。高度专业化的细胞只不过是由分子马达驱动的DNA束。因此,它必然是微小的:从头到尾,精子细胞只有约50微米长(1/500英寸),肉眼看不见。一个鸡蛋大30倍。精子的小尺寸有其好处 - 在寻找鸡蛋时携带的体积较小 - 但它也带来了重大挑战。男人的遗传物质必须非常紧密地包裹在一个微小的空间内。

  这种组织问题并非精子所独有。

   我们体内的每个细胞都含有一个完整的人类基因组,如果展开,它将跨越近2米(6英尺)。为了包含这个巨大的DNA长度,细胞紧紧压缩我们的遗传信息。在每个细胞核中,DNA像蛋白质线轴一样缠绕在一起,称为组蛋白。线程可以随时轻松解开以允许访问遗传信息。在精子中,包装问题更加尖锐,因为它的DNA更加浓缩。线轴状组蛋白被称为鱼精蛋白的微小蛋白质取代。这种重新包装过程称为染色质重塑,对男性生育能力至关重要。

  在今天发表在Nature Communications上的工作中,Mills和她的团队确定了一种名为Chd5的蛋白质​​,它是精子发育过程中染色质重塑的关键调节因子。

  该研究的第一作者Mills和Wangzhi Li博士从雄性小鼠中取出了两份Chd5基因。他们发现这些男性有严重的生育缺陷,从精子数量低到精子活力下降。当进行体外受精(IVF)时,有缺陷的精子不能使卵子受精。

  自从她的团队在2007年首次发现它作为一种有效的肿瘤抑制剂时,Mills一直对Chd5感兴趣,这种抑制剂可以阻止细胞变成癌细胞。 “我们知道这种能力与染色质重塑有关 - 当有缺陷时,导致正常细胞转化为肿瘤,”米尔斯说。 “但是,当携带我们的基因蓝图的特化细胞发育成精子细胞时,最显着的染色质重组发生。 Chd5在那里运作也是有道理的。“

  相关故事新的诊断技术揭示了膀胱癌的关键蛋白质生物标志物研究人员使用DNA拼图来描绘极其复杂的染色体畸变PARP抑制剂和免疫疗法的组合导致SCLC小鼠模型中的肿瘤消退这确实是Mills和她的团队发现的。当Chd5缺失时,染色质重塑被破坏。组蛋白不能被鱼精蛋白有效地替换以重新包装DNA,导致更不均匀,更少浓缩的基因组。

  DNA包装的这种变化对DNA本身产生了巨大的影响。在没有Chd5的情况下,双螺旋受损,在整个基因组的多个点处破裂。 “因此,除了不育之外,Chd5的丧失可能会使后代 - 这种罕见的胚胎受到有缺陷的精子受精 - 有患病的风险,”米尔斯说。 “Chd5可以保护人免受与DNA损伤和自发突变相关的医学病症,例如癌症和自闭症。”

  该团队正在积极研究Chd5在人类生育中的作用。他们使用从患有生育缺陷的男性获得的睾丸活检数据分析了Chd5水平。 “我们发现具有更严重缺陷的男性具有最低水平的Chd5,”米尔斯说。 “虽然这只是一种相关性,但我们渴望完全了解Chd5如何影响人类的精子发育。”

  这项工作得到了美国国立卫生研究院国家癌症研究所的资助。

  “Chd5协调精子发育过程中的染色质重塑”。 2014年5月13日出现在Nature Communications网站上。作者是:王志立,吴洁,金相荣,赵明,Michael Zhang,Marvin Meistrich和Alea Mills。

  资料来源:冷泉港实验室

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