新研究發(fā)現(xiàn)精子中氨基酸的改變可能是不育的原因

精子在創(chuàng)造新生命中起著至關(guān)重要的作用，提供了所需遺傳物質(zhì)的一半。

這一過(guò)程的成功依賴(lài)于產(chǎn)生具有發(fā)育能力的精子細(xì)胞，而這通常是由形狀決定的。事實(shí)上，在體外受精過(guò)程中，“**看”的精子會(huì)被挑選出來(lái)與卵子受精。

然而，由于許多混雜因素，很難評(píng)估這種**形狀如何轉(zhuǎn)化為適當(dāng)?shù)木庸δ堋?/span>

密歇根大學(xué)的研究人員正在深入研究精子形成的分子水平細(xì)節(jié)，特別關(guān)注這一過(guò)程中的異常如何導(dǎo)致男性因素不育。

與身體的其他細(xì)胞不同，精子具有一個(gè)獨(dú)特的特征——它們的遺傳物質(zhì)中充滿了一種叫做精蛋白的蛋白質(zhì)。

蛋白蛋白存在于各種生物體中，如植物、魚(yú)類(lèi)和哺乳動(dòng)物，它們經(jīng)歷了數(shù)億年的進(jìn)化。

這種基于精蛋白的精細(xì)胞包裝系統(tǒng)的重要性提出了一個(gè)有趣的問(wèn)題:為什么精子使用精蛋白來(lái)包裝DNA，而不是其他所有細(xì)胞類(lèi)型都使用的組蛋白?

為了揭示精蛋白在生殖中的重要性，Saher Sue Hammoud博士、Sy Redding博士、Lindsay Moritz博士、Samantha Schon博士和他們的團(tuán)隊(duì)對(duì)精蛋白的分子序列組成進(jìn)行了深入的研究，以了解蛋白質(zhì)影響功能的變化。

人類(lèi)遺傳學(xué)、婦產(chǎn)科和泌尿?qū)W副教授Hammoud說(shuō):“我們開(kāi)始研究蛋白蛋白，因?yàn)樗鼈兇嬖谟谠S多動(dòng)物物種中，而且它們也在快速進(jìn)化，所以序列上有很多變化。”

大多數(shù)哺乳動(dòng)物有多種類(lèi)型的蛋白蛋白，這些需要保持在一個(gè)明確的比例，而這個(gè)比例的偏差與不孕有關(guān)。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，蛋白蛋白在將DNA緊密包裝成稱(chēng)為染色質(zhì)的致密結(jié)構(gòu)方面特別有效，因?yàn)樗鼈兏缓彼幔彼崾且环N帶正電的氨基酸，可以與帶負(fù)電的DNA緊密結(jié)合。

然而，最近的研究表明，精蛋白也有非精氨酸氨基酸，這些氨基酸是物種特異性的，并且具有意想不到的翻譯后修飾，這些修飾會(huì)在蛋白質(zhì)合成后發(fā)生化學(xué)變化。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然結(jié)構(gòu)與分子生物學(xué)》雜志上，探索了蛋白蛋白以前未被認(rèn)識(shí)到的特征。

“眾所周知，相互作用和包裝DNA的分子具有帶正電的特征。這項(xiàng)工作真正美妙之處在于它揭示了我們從未真正考慮過(guò)的嵌入這些蛋白質(zhì)的其他邏輯，其他氨基酸也起著非常重要的作用，”麻省大學(xué)陳醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)和分子生物技術(shù)助理教授Redding說(shuō)。

此外，令人感興趣的是蛋白蛋白翻譯后修飾的存在，盡管事實(shí)上精子沒(méi)有轉(zhuǎn)錄活性。

“事實(shí)上，蛋白蛋白上有所有這些不同的修飾，這表明這些修飾一定在染色質(zhì)包裝中起著某種作用。”

他們利用小鼠分析了成熟小鼠精子中存在的一種特定于小鼠精蛋白的改良賴(lài)氨酸殘基。用丙氨酸氨基酸代替賴(lài)氨酸(丙氨酸不能修飾)導(dǎo)致精子形狀異常，胚胎發(fā)育受損，生育能力降低。

更令人驚訝的是，用帶正電的精氨酸代替賴(lài)氨酸并沒(méi)有糾正有缺陷的精子包裝，這意味著相互作用超出了分子的電荷。

男性因素導(dǎo)致的不孕癥往往缺乏明確的原因，這就突出了研究這些修飾的重要性。

密歇根大學(xué)婦產(chǎn)科助理教授、該論文的**作者之一Schon指出:“我認(rèn)為這些修改很有趣，因?yàn)樗茄芯亢痛_定不孕癥原因的另一種途徑，而且它可能在早期胚胎中發(fā)揮作用，作為試管嬰兒的潛在診斷工具和受精后具有巨大的意義。”

研究小組希望接下來(lái)能更詳細(xì)地研究精子細(xì)胞包裝的機(jī)制，希望能在體外完全重現(xiàn)這一過(guò)程。

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