Dazl相关蛋白Dazl-A1调控精原细胞分化的机制研究

精原细胞分化成精子是个的连续的多步骤细胞分化和特化过程，包括精原细胞的分化、减数分裂以及单倍体细胞特化成有头和尾巴的成熟精子。目前研究已发现多于200个基因突变与生精缺陷有关。为了发现生殖细胞形成和分化成熟的主轴调控通路，我们研究组建立了体外培养体系来发现控制生精的关键基因。最近， 我们研究组在国际上首次报道用Dazl基因从胚胎干细胞成功地诱导出可游动的精子，证明Dazl是生精过程的关键调控因子。在此研究的基础上，我们找到了Dazl调控的下游基因，我们称其为Dazl-A1。初步的研究显示Dazl-A1是个转录因子，可在体外诱导干细胞形成单倍体细胞。本研究课题将以Dazl-A1为研究切入点，对精原细胞分化、减数分裂调控网络形成进行详细的研究，为认识精子的发生和分化的分子机制提供新的理论基础，为治疗男性不育提供理想的靶点。

精原细胞分化成精子是个连续的多步骤细胞分化和特化过程，包括精原细胞的分化、减数分裂以及单倍体细胞特化成成熟精子。目前研究已发现多于200个基因突变与生精缺陷有关。为了发现生殖细胞形成和分化成熟的主轴调控通路，我们建立了体外培养体系来发现控制生精的关键基因。我们在国际上首次报道用Dazl基因从胚胎干细胞成功地诱导出可游动的精子，证明Dazl是生精过程的关键调控因子。在此研究的基础上，我们找到了Dazl调控的下游基因，我们称其为Dazl-A1。研究显示Dazl-A1是个转录因子，可在体外诱导干细胞形成单倍体细胞。同时，由于在正常的生理状态下很难理解精子发生的复杂动态调控过程，我们建立了2个精原干细胞中Pten敲除小鼠模型，作为研究精原干细胞复杂调控机制的平台。采用Cre/Loxp系统建立Pten在精原干细胞中条件性敲除的小鼠模型，以同窝正常雄鼠作为对照，通过解剖、HE染色等方法对小鼠的表型进行观察，并通过免疫荧光检测精原干细胞标记分子Plzf的表达并对免疫荧光染色中的阳性细胞进行统计。与对照组相比，Thy1-Pten敲除鼠在出生后出现发育迟缓现象，13d左右个体死亡，睾丸大小未受影响，但细胞计数发现Pten敲除后Plzf阳性细胞数目和对照组相比明显减少（P<0.01）。在Stra8-Pten KO小鼠中，伴随着Gfrα1阳性和Plzf阳性细胞群的减少，Plzf阴性Utf1阳性细胞群增加，大量的精原干细胞进入分化状态，此过程中Plzf对Utf1表达的抑制作用是调控精原干细胞是否走向分化的关键。综上结果Pten可以通过Pten/Plzf/Utf1途径调控精原干细胞亚群的平衡。这为进一步探讨精原干细胞复杂的调控网络提供了一定的实验依据和思路。此外，我们还意外发现了一个高度保守的转录因子Islet1表达于精母细胞中，RT-PCR的结果显示Islet1在小鼠睾丸发育整个阶段都有转录活性；Q-PCR结果说明随着睾丸发育Islet1的相对表达量逐渐上升；免疫荧光的结果显示Islet1主要表达在生殖细胞中；表面铺展实验证明了在生殖细胞的细胞核中Islet1定位在XY body上。这是首次发现在出生后小鼠睾丸的生殖细胞中存在Islet1表达，并且在减数分裂粗线期细胞的细胞核中定位于XY body上，证明Islet1参与了生殖细胞的减数分裂过程，为生殖细胞分化调控的研究提供了新的方向。