減數(shù)分裂是細(xì)胞分裂的一種特殊形式，它發(fā)生在卵巢和睪丸中，通過將染色體數(shù)目減少到原來的一半產(chǎn)生卵子和精子。減數(shù)分裂完成后，DNA繼續(xù)高度濃縮，并經(jīng)歷主要的形態(tài)變化，這是精子的發(fā)生特征。上述過程使許多在精子減數(shù)分裂過程中活躍的基因表達(dá)失活。
上述問題與生殖醫(yī)學(xué)直接相關(guān)，會導(dǎo)致男性不育，但精子發(fā)生過程中參與減數(shù)分裂的基因表達(dá)失活機(jī)制尚未闡明。
近日，日本研究人員發(fā)表于《自然—通訊》的一項(xiàng)研究，發(fā)現(xiàn)了一種控制精子發(fā)生過程中減數(shù)分裂的新基因。這可能推動生殖醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，比如確定無精子癥或生精缺陷導(dǎo)致不孕的原因。
此前，熊本大學(xué)分子胚胎學(xué)和遺傳學(xué)研究所（IMEG）教授Kei-Ichiro Ishiguro的研究小組發(fā)現(xiàn)了一種MEIOSIN基因，后者能夠啟動減數(shù)分裂，并同時(shí)激活數(shù)百個參與精子和卵子形成的基因。MEIOSIN控制下的許多基因的功能尚不清楚。為了確定其功能，研究人員選擇了ZFP541基因進(jìn)行詳細(xì)分析。
通過基因編輯消除小鼠ZFP541基因的功能，雄性生殖細(xì)胞開始減數(shù)分裂，但該生殖細(xì)胞在這一過程中死亡，從而難以產(chǎn)生精子，導(dǎo)致不育。對小鼠睪丸的詳細(xì)分析表明，ZFP541基因在減數(shù)分裂的調(diào)節(jié)中起重要作用，是參與精子產(chǎn)生的重要基因。
此外，ZFP541在減數(shù)分裂前期晚些時(shí)間表達(dá)，并與許多減數(shù)分裂相關(guān)基因的調(diào)控區(qū)（啟動子）結(jié)合。
乙酰化組蛋白作為基因表達(dá)持續(xù)激活的標(biāo)記，存在于啟動子調(diào)控區(qū)。通過質(zhì)譜分析，研究人員發(fā)現(xiàn)ZFP541與一種名為KCTD19的未知蛋白質(zhì)和一種名為HDAC1的酶結(jié)合。之前的研究表明，HDAC1可使組蛋白去乙酰化。這些結(jié)果表明，ZFP541和HDAC1共同消除組蛋白乙酰基，使減數(shù)分裂相關(guān)基因表達(dá)失活，并完成減數(shù)分裂。
“ZFP541也存在于人類身上，有許多不孕病例的原因尚不清楚，但我們預(yù)計(jì)上述研究結(jié)果或有助于闡明不孕的發(fā)病機(jī)制，特別是與精子發(fā)育不良有關(guān)的不孕。”領(lǐng)導(dǎo)該研究的Yuki Takada說。
研究人員指出，該研究可應(yīng)用于不孕癥治療技術(shù)的開發(fā)。通過闡明其他基因在卵子和精子形成過程中的功能，他們希望為生殖醫(yī)學(xué)做出貢獻(xiàn)。（徐銳）
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