南京醫科大學生殖醫學研究最新科研突破

8月29日，南京醫科大學生殖醫學與子代健康全國重點實驗室鄭科教授、郭雪江教授，基礎醫學院神經生物學系林明焰副教授和中南大學譚躍球教授等課題組合作，在學術期刊《科學》（Science）在線發表了題為《哺乳動物精子發生RNA結合蛋白質的全景圖譜》（The Landscape of RNA-Binding Proteins in Mammalian Spermatogenesis ）的學術論文（Research Article）。

哺乳動物睪丸轉錄大部分基因組，是含有最為復雜轉錄組的組織器官之一。然而，人們對于RNA結合蛋白（RBP）如何動態調節精子發生過程中大量RNA缺乏系統性了解。特別是，RNA結合蛋白的非結構域元件（不在已注釋結構域中的短基序）正在引起人們的興趣和關注。到目前為止，這些元件還未在動物模型中得到充分探索。盡管已報道RNA結合蛋白的功能障礙可能造成各種疾病發生，但對其序列突變與特定疾病之間的關聯缺乏全基因組水平的認識，其中包括男性不育（一種全球性的主要生殖問題）。

為了系統地鑒定不同階段小鼠雄性生殖細胞中的RNA結合蛋白，團隊分離了精原細胞、粗線期精母細胞和圓形精子細胞，并進行了RNA相互作用組捕獲（RNA interactome capture, RIC）。研究建立了較完整的精子發生RNA結合蛋白圖譜，并發現那些具有從前未知的RNA相關活性、特異于減數分裂和精子變形階段發揮功能的RNA結合蛋白。論文進一步展示了RNA結合蛋白在精子發生過程中的多層次動態性，涵蓋了蛋白質組表達模式、蛋白質組-轉錄組同步/非同步性、相對RNA結合活性和核糖核蛋白（RNP）協同行為。

下一步，團隊用RBDmap方法進一步捕獲睪丸RNA交聯肽，用以篩選RNA結合結構域和非結構域元件，進而用多種方法對其普遍性、特性、功能等進行生物信息分析和實驗研究。研究發現了一種多兩性非結構域元件，稱為谷氨酸-精氨酸（ER）基序，是一種廣泛存在的富含E和R的短片段，它與RNA結合蛋白中的卷曲螺旋（coiled-coil）區域在位置上偶聯，具有鄰近殘基對的進化共變異特征，顯著增強了其宿主蛋白結合RNA的能力。研究聚焦RNA結合蛋白NONO（含非POU結構域的八聚體結合蛋白）中的ER基序，利用動物模型、并在單細胞轉錄組水平上證明其調節生精細胞從有絲分裂期到減數分裂期的轉變。

團隊還整合了非梗阻性無精子癥或少精子癥患者的男性不育隊列的全外顯子組測序圖譜，以此在系統層面上揭示RNA結合蛋白對男性不育的突出作用及ER基序等非結構域元件的潛在臨床致病性。

該研究為與精子發生和男性不育相關的RNA結合蛋白提供了全面和豐富的資源，并證明了非結構域元件在調控RNA和精子發生中的功能意義，突顯了該資源在解碼男性生育的遺傳和分子基礎方面的潛在寬廣而重要的價值。這是學校具有完全自主知識產權的科研成果在《科學》（Science）期刊上發表，標志著學校生殖醫學科研團隊在雄性生殖領域取得了重大突破。