发布日期： 2024年02月02日
来源：Nature Communications
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密歇根州立大学的研究人员已经解开了一个鲜为人知的精子结构之谜，即细胞质液滴(CD)。CD的特征是细胞质增大——一种被细胞膜包裹的粘稠的凝胶状物质——位于精子头部附近，特别是颈部。这种现象在包括人类在内的所有哺乳动物中都可以观察到。这种新的遗传模型是同类中的第一个。
尽管在100年前首次发现CD，但由于缺乏分子和遗传工具来研究它，人们一直不清楚CD是如何形成的，以及它的功能是什么。
科学家们经常忽视它，但它不能再被忽视了，密歇根州立大学农业和自然资源学院动物科学和生殖与发育科学项目副教授陈晨说。
Chen说:“我们用小鼠进行的新研究表明，CD确实是一个积极形成的细胞器，旨在调节精子的成熟和生育能力，在精子到达卵子之前，它就像一个‘储藏室’，把精子功能所需的关键蛋白质打包起来。这就像为去火星旅行打包一样——飞船需要在离开地球之前装好旅行所需的一切。”
Chen和他的研究小组在发育中的精子中发现了一种新的蛋白质运输系统，该系统通过小膜泡主动将必需蛋白质运输到CD -精子储存室。这个过程是由一种叫做SYPL1的基因控制的。SYPL1蛋白驻留在这些膜囊泡上，并在引导它们到达CD中起着关键作用。你可以把这些囊泡想象成将蛋白质货物运送到精子储藏室的货运卡车。
Chen指出，当SYPL1基因在小鼠体内被删除时，这个蛋白质运输系统就会崩溃，关键的代谢酶和必需的蛋白质就不能被运送到CD中，导致一个没有囊泡的空CD——这是他以前从未见过的。因此，没有主要的CD含量，突变精子失去了活力和应对渗透变化的能力——它们弯曲，导致不育。
“我相信这项研究代表了对CD形成及其潜在功能的理解的一个突破，”Chen说。“在细胞水平上，它帮助我们认识到，有一个专门的蛋白质运输系统，积极地将货物运送到CD，供精子未来前往卵子之旅使用。从根本上说，这一发现将改变人们对这种神秘精子结构的误解。这将为研究CD作为人类和动物生育能力的生物标志物，以及可能针对这一新的生育控制途径开辟新的途径。”
“SYPL1 defines a vesicular pathway essential for sperm cytoplasmic droplet formation and male fertility” by Jiali Liu, Louis Hermo, Deqiang Ding, Chao Wei, Jeffrey M. Mann, Xiaoyuan Yan, Ashley F. Melnick, Yingjie Wu, Alicia Withrow, Jose Cibelli, Rex A. Hess and Chen Chen, 22 August 2023, Nature Communications.
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