近日，加州大學圣克魯茲分校（UC Santa Cruz）Upasna Sharma團隊在男性生育力及精子RNA分子調控方面取得重要突破。他們在最新研究中發(fā)現(xiàn)了四個對男性生育至關重要的基因，并揭示了這些基因在精子成熟過程中對特定RNA分子的影響。該研究成果已發(fā)表在《生物化學雜志》（Journal of Biological Chemistry）上。

揭示精子成熟的關鍵基因

Sharma團隊的研究表明，這四個基因——Rnase9、Rnase10、Rnase11 和 Rnase12——特異性表達于附睪（epididymis），即精子在離開睪丸后進一步成熟的管道系統(tǒng)。研究人員通過小鼠實驗發(fā)現(xiàn)，當這些基因被刪除后，雄性小鼠會變得不育。盡管其精子在實驗室中仍可受精，但無法在自然條件下穿越雌性生殖道的關鍵部位，導致受精失敗。

更重要的是，缺失這些基因的小鼠，其精子中tRNA 片段（tRFs）和其他小RNA的水平顯著下降。tRFs 是由轉運RNA（tRNA）裂解產生的一類小RNA，在成熟精子中高度富集。近年來的多項研究，包括Sharma團隊的早期研究，都發(fā)現(xiàn)tRFs在響應環(huán)境變化方面具有高度敏感性。

“我們的研究表明，精子在附睪中的成熟過程與小RNA的調控密切相關，這不僅影響生育能力，甚至可能涉及跨代遺傳（intergenerational inheritance），” Sharma說道。

環(huán)境如何影響精子RNA

Sharma的前期研究已證實，父親的飲食會影響精子RNA的組成。例如，當雄性小鼠接受低蛋白飲食時，其精子中的tRFs水平發(fā)生變化，且某些特定的tRFs能夠調控早期胚胎的基因表達。

此外，其他研究也表明，高脂飲食、熱量限制、心理壓力及化學暴露等環(huán)境因素均可改變小鼠精子中的小RNA水平。

“這些研究的一致結論是，精子中的小RNA，尤其是tRFs，對環(huán)境變化高度敏感，” Sharma表示。”然而，tRFs是如何產生的仍不清楚，而我們的研究首次鑒定出了精子tRFs生成所必需的關鍵基因，這將為未來研究環(huán)境如何影響精子RNA奠定基礎。”

意義與展望

Sharma的研究為男性不育癥的分子機制提供了新見解，并可能促成針對男性生育力的全新診斷和治療方法。由于這四個基因在人類中也高度保守（well conserved），其研究成果或將對生殖健康和公共衛(wèi)生政策產生深遠影響。

未來，Sharma團隊將進一步探索這些基因如何影響精子活力及受精能力，以及它們與小RNA加工之間的具體關聯(lián)。這一研究方向不僅有助于揭示男性生育力的本質機制，還可能推動環(huán)境如何影響下一代健康這一重要科學問題的深入研究。

參考文獻：Joshua F. Shaffer et al, Epididymis-specific RNase A family genes regulate fertility and small RNA processing,?Journal of Biological Chemistry?(2024).?DOI: 10.1016/j.jbc.2024.107933

編輯：王洪

排版：李麗