胞质羧肽酶1在pcd3J不育小鼠精子生成减数分裂期病理机制的研究

Cytosolic Carboxypeptidase 1 (CCP1) plays an important role in that is widely present in the mammalian body, has an important biological functions in their family. pcd3J mice model due to CCP1 protein expression deletion. pcd 3J male mouse is remarkably infertile besides Cerebellar Purkinje cell degeneration, but its pathogenesis is unsolved. Our studies found that the obstacle was vesicle transportation and fusion of round spermatids, and acrosome formation is abnormal. The biological functions and interactions of the key proteins will be researched by molecular biology, pathology and proteomic technologies during spermatogenesis meiosis. The biological regulatory networks will be constructed by bioinformatics analysis. Pathological mechanisms of CCP1 will be to clarify during spermatogenesis in pcd3J mice. The mechanism of infertility of CCP will possess academic value and prevention strategies for the study of human or animal disease.

胞质羧肽酶1（CCP1）是哺乳动物体内高丰度表达蛋白之一，对组织形态结构稳定和器官发育具有重要的生物学功能。pcd3J模型小鼠是由CCP1蛋白表达缺失所致，除呈现小脑蒲肯野氏细胞退行性病变外，雄性小鼠突出表现为不育，但发病机理亟待解决。前期研究发现，CCP1可导致精子生成减数分裂期呈现病理改变，顶体形成异常；本项目利用分子生物学、病理学和蛋白组学技术，系统研究pcd3J小鼠精子生成减数分裂期关键蛋白的生物学功能及其与CCP1的相关作用，构建CCP1在pcd3J模型小鼠精子生成过程中的生物学调控网络，阐明CCP1的病理学作用机理，为研究人类和其他哺乳动物相关疾病奠定科学基础。

胞质羧肽酶1（CCP1）是哺乳动物体内高丰度表达蛋白之一，对组织形态结构稳定和器官发育具有重要的生物学功能。pcd 3J-/-模型小鼠是由CCP1蛋白表达缺失所致，除呈现小脑蒲肯野氏细胞退行性病变外，雄性小鼠突出表现为不育，但发病机理亟待解决。本项目研制了多层可调细胞分离筛装置（正在国内申请发明专利），成功分离了雄性小鼠睾丸组织中精原细胞、精母细胞和圆形精子细胞。提取各类细胞的总蛋白，利用itraq进行了差异蛋白组学研究，通过生物信息学分析，获得了323个表达上调的基因和423个表达下调的基因，结合文献资料和基因、蛋白的生物学功能、作用通路等，从中筛选了表达差异显著，且在精子生成过程减数分裂期中具有重要生物学功能的4个基因，分别是表达下调的基因是Kifa、Hdac6和表达上调的基因是calmegin。采用分子生物学好和病理学技术进行了基因、蛋白水平的验证研究，确定了表达下调的基因Kif3a对精子生成减数分离期精子顶体的形成具有重要的影响；为此，项目组成员构建了Kif3a慢病毒载体，采用活体曲细精管内注射的方法，对2月龄雄性小鼠实施拯救性试验研究，动态观察了注射后Kif3a在睾丸内表达的情况及睾丸组织结构的形态学，结果发现慢病毒注射组小鼠睾丸组织形态有一定程度的好转；同时，我们制备了Kif3a转基因小鼠，发现睾丸组织形态好转，附睾内可见一定数量的发育正常的精子，但小鼠仍达不到发育的健康状态。通过上述一系列的研究，我们可以确定的是Kif3a可通过影响精子顶体形成过程中囊泡的转运而最终导致顶体发育异常，但Kif3a不是Nna1基因作用的底物，是Nna1基因影响精子生成中一个极其重要的功能基因；该项目研究成果为进一步研究Nna1基因的生物学作用奠定了基础。