生殖细胞特异基因Usp26在精子发生发育过程中作用机制的研究

男性不育严重损害着患者的身心健康，但与男性不育相关的分子机理尚未阐明。最新研究表明泛素-蛋白酶体系在控制男性精子正常发生中发挥着重要作用，其中泛素特异蛋白酶USP26是该体系的重要家族成员, 它由X染色体上的usp26基因表达。国外文献报道该基因是睾丸组织的特异基因。我们对特发性男性不育患者所做的SSCP及基因测序结果表明，占被检测国人病例20%的患者发生 usp26基因突变；对小鼠睾丸组织usp26基因的定位研究表明，该基因特异表达于减数分裂后的精子细胞胞质中。由此说明，该基因与精子的发生密切相关。但迄今为止，尚未见有关该基因在精子发生中分子作用机制的任何报道。本课题拟通过Cre-LoxP基因敲除技术建立Usp26基因沉默的小鼠雄性不育动物模型，以探讨usp26基因调节精子发生的分子机理，为雄性生育与不育分子机理的研究提供新思路和新资料。

本课题是在陕西省科技攻关项目[2006K15-G4(8)]资助基础上获得的一项国科金,项目执行良好。泛素特异蛋白酶26（USP26），是泛素-蛋白酶体系中一个重要成员，我们曾报道usp26特异表达于减数分裂后的精子细胞胞质中，且男性不育患者该基因存在突变，故该基因与精子发生密切相关。最新研究表明它是雄激素受体（AR）信号通路的调节基因，其可能通过调节AR的转录而参与精子发生。本课题通过建立usp26基因敲除小鼠模型，研究该基因在小鼠睾丸精子发生发育过程中的作用及机制。另外，我们还做了体外usp26基因与雄激素受体相互作用的研究, 以进一步探讨usp26调节精子发生的分子机理。本研究主要结果有：（1）利用基因打靶技术建立完全性usp26基因敲除小鼠模型。尽管该模型不是原设计的条件性基因敲除模型，但由于后代纯合子小鼠未出现胚胎致死现象，故它对研究usp26基因在精子发生发育过程中的作用及机制有很重要的价值。（2）usp26敲除纯合子小鼠无表观遗传性状改变，其主要脏器和生殖器官的显微结构未见异常；但其每窝产仔量较野生鼠显著减少；第一次合笼至第一次产仔时间及产仔间隔均较野生鼠延长；血清SS、睾酮水平均较野生鼠明显下降，而LH和E2水平均较野生鼠明显升高；精子常规分析显示纯合子小鼠的精子密度明显下降。（3）免疫组化和免疫共沉淀结果表明，USP26和AR共同定位于野生型小鼠睾丸减数分裂后的第9至16级致密精子细胞胞质中，而在usp26敲除纯合子小鼠睾丸中未见USP26蛋白的表达；USP26和AR蛋白在在小鼠睾丸组织中相互结合，这些为进一步阐明USP26参与调节精子发生的分子机制提供实验基础。以上结果表明：（1）usp26是睾丸特异基因，在敲除小鼠睾丸中，usp26基因和USP26蛋白均未表达；（2）usp26敲除不会直接引起雄性小鼠不育，但其性功能和生育力较野生鼠显著降低，这与我们前期报道的非特异性男性不育患者存在USP26多态性改变而导致不育的结果相吻合；（3）敲除小鼠性功能和生育力的减弱可能与T水平及精子密度显著下降有关；（4）USP26和AR蛋白在在小鼠睾丸组织中相互结合以及敲除小鼠T和SS下降，说明USP26调节精子发生的机制可能是通过调节AR和调节睾丸间质细胞SS的合成进行，但进一步的分子作用机制有待后续研究证明。