灵长类特异蛋白TDRG1在人成熟精子中的功能及其与弱精症相关性

Asthenospermia is a common cause for male infertility. It may result from abnormal expression of testis-specific genes. TDRG1 (Testis Development Related Gene 1) is characterized as a primate testis-specific gene identified by our team. Furthermore, our recent findings demonstrated the presence of TDRG1 in the cytoplasm of human normal spermatozoa tail. More importantly, the contents of TDRG1 mRNA and protein were significantly decreased in 60% of the samples from 30 cases of asthenospermia. These results suggest that TDRG1 is involved in the regulation of sperm motility, but its functions and mechanism in the human spermatozoa are required to be elucidated. Thus, this study aims to: 1) systematically characterize the relationship between TDRG1 and asthenospermia under the large scale of clinical samples; 2) comprehensively reveal the functional role of TDRG1 in human spermatozoa using the penetrating peptide TAT carried the TDRG1 recombinant protein or antibody into the samples of asthenospermia or normal spermatozoa on the basis of the fact that the penetrating peptide TAT is able to import foreign proteins into the cytoplasm of human spermatozoa; 3) illustrate the mechanism of TDRG1 in human spermatozoa. This study may shed new lights on functional regulation of human spermatozoa, of which results are important for development of diagnosis and treatment of asthenospermia.

弱精症是男性不育的常见病因，可能和睾丸特异性基因表达异常有关。TDRG1(Testis Development Related Gene 1)是申请人参与鉴定的灵长类睾丸特异性基因。申请人最近发表的研究结果证实TDRG1存在于正常人成熟精子尾部胞浆中。更重要的是，在我们已检测的30例弱精症精子中，60%样品的TDRG1含量明显下降。这些结果提示TDRG1参与调控精子运动，但其在人成熟精子中的具体功能及其作用机制尚待阐明。本项目拟：1）临床大样本筛查TDRG1与弱精症的相关性；2）在我们已证实穿膜肽TAT能将外源蛋白导入精子胞浆的基础上，利用穿膜肽将TDRG1重组蛋白或抗体分别导入弱精症或正常人精子中，系统研究TDRG1在人成熟精子中的功能；3）探讨TDRG1在成熟人精子中的作用机制。本课题可能发现精子功能调控新途径，并对发展弱精症的诊断和治疗具有重要意义。

弱精子症是男性不育常见病症且发病机制不明，可能与睾丸特异性基因表达异常有关。睾丸发育相关基因1（TDRG1)是本课题负责人参与鉴定的灵长类睾丸特异性基因。本课题前期研究结果证实TDRG1存在于正常人成熟精子尾部胞浆中。更重要的是，在我们已检测的30例弱精症精子中，60%样品的TDRG1含量明显下降。这些结果提示TDRG1参与调控精子运动，但其在人成熟精子中的具体功能及其作用机制尚待阐明。本课题最新实验结果显示：1）大样本筛查结果 证实弱精症精子中TDRG1 含量显著低于正常人且TDRG1含量与精子前向运动率成正相关；2) 导入融合蛋白TAT-FLAG-TDRG1 到精子后不仅能增加正常人的PR 值（增加约10%），而且能显著增加弱精的PR（40%）；3) 蛋白质组学预测表达差异蛋白中CATSPER1 含量下降，实验验证CATSPER1 含量下降与TDRG1 含量下降呈正相关； 4) 免疫共沉淀实验和免疫荧光共定位实验数据支持人成熟精子中TDRG1 与CatSper1互作。综上所述，灵长类特异TDRG1蛋白与弱精症相关，且TDRG1可能通过CATSPER1相互作用调控人精子运动。以上结果处于论文撰写、专利申请准备中，且延续性工作已得到2018年国家自然科学基金面上项目的资助。这些工作有望发现弱精子症新的致病因子，从而为其精准诊断与治疗提供候选靶标，并开发以TDRG1为靶点的男性不育诊断试剂盒具有重要意义。