RNA结合蛋白Tulp2在精子发生中的作用及机制研究

RNA binding protein (RBPs) plays a key role in the post-transcriptional control of gene expression. The role of RBPs in spermatogenesis is concerned because of the extensive post transcriptional gene expression control in the process of spermatogenesis. Tulp2 is a new RNA-binding protein identified in our laboratory previously. It is specifically expressed in testis, mainly located in spermatids. Tulp2 knockout male mice are completely sterile, showing abnormal phenotype of oligoasthenoteratozoospermia. Therefore, we speculate that Tulp2 may regulate the expression of the key genes during spermatogenesis at post-transcriptional level, and affect the normal number, morphology and function of sperm. This project intends to combine the knockout mouse model and clinical samples of infertile men, to reveal the biological process that Tulp2 influence sperm count, morphology and vitality; screen the target RNA of Tulp2 and analyze its regulatory mechanism on the gene expression at post transcriptional level; validate teh association of Tulp2 gene with male infertility. Based on the above findings, we will fully clarify the role and mechanism of Tulp2 in spermatogenesis, and provide new cues and effective targets for the etiology, diagnosis and treatment of male infertility.

RNA结合蛋白（RBPs）在基因表达的转录后调控中起着关键作用。由于精子发生过程存在广泛的转录后基因表达控制，所以RBPs在精子发生中的作用受到关注。Tulp2是本实验室前期自主鉴定的一个新的RNA-binding蛋白，它在睾丸特异表达，主要定位于精子细胞；Tulp2基因敲除的雄性小鼠完全不育，呈现少、弱、畸精子的异常表型。由此我们推测：Tulp2可能在转录后水平发挥其对精子发生关键基因的调控作用，从而影响正常数量、形态和功能精子的形成。本项目拟结合敲除小鼠模型和临床不育人群样本，深入揭示Tulp2影响精子数量、形态和活力的生物学过程；同时筛选Tulp2在发挥功能时的靶标RNA，分析其在转录后水平调控基因表达的机制；进一步验证该基因在不育人群的关联性。综上研究结果，全面阐明Tulp2在精子发生中的作用和机制，为临床男性不育的病因解析及诊断治疗提供新的思路和有效靶标。

有序表达的基因是调控精子发生的基本要素，而雄性生殖细胞独特的生物学特性，决定了精子发生过程中的基因表达存在广泛的转录后调控。因此，RNA结合蛋白（RBPs）作为转录后调控的核心因子，成为研究和揭示精子发生及男性不育机制的重要切入点。本课题聚焦我们自主鉴定到的全新生殖细胞特异RBP——TULP2，借助基因敲除小鼠模型和人群样本深入揭示它在精子发生中的作用和机制。研究结果证实：（1）TULP2特异表达于睾丸精子细胞，提示它在精子细胞变形中的潜在作用。（2）TULP2为雄性生殖所必需：其缺失后雄鼠完全不育，表现为少弱畸精子症；在男性不育人群则发现有意义的Tulp2基因潜在有害的致病位点。（3）TULP2是精子细胞变形过程中的关键调控因子，影响精子细胞的生命状态以及精子尾部的发育：其缺失后一方面导致精子细胞凋亡增加、异常沉积于生精小管，引发少精；另一方面影响精子鞭毛组装，尾部的运动相关结构发生缺陷、能量生成受损，导致畸精和弱精。（4）TUPL2在睾丸中通过特定的分子机制发挥作用：它可被CCT8识别后经CCT复合物正确折叠而具备正常功能；通过调控细胞骨架、细胞凋亡、RNA代谢和生物合成、能量代谢等特异性转录本（例如Ccdc9和Rreb1），影响精子数量和尾部组装。综上，本研究全面阐释了TULP2在男性生殖中参与精子细胞变形的关键作用，并揭示其作用机制。研究结果有效充实了RBPs的理论研究，同时发现新类型的精子发生关键基因，为男性不育病因解析及发病机制阐释提供新的线索；而TULP2及其作用的靶分子有望成为临床男性不育诊治以及男性避孕药研发的潜在靶点。