Nature Commun：男性生育控制的基因学进展
2017-10-11 欧阳沐 生物通
提到控制生育，男性们有两个选择：避孕套和输精管切除术。尽管这是两种有效的方法，但都旨在阻断精子呈递，对家养动物来说批量手术操作也相对繁琐。
提到控制生育，男性们有两个选择：避孕套和输精管切除术。尽管这是两种有效的方法，但都旨在阻断精子呈递，对家养动物来说批量手术操作也相对繁琐。
密歇根州立大学助理教授陈辰（音译）团队联合中国农业大学等研究团队最近在《Nature Communications》发表文章，为男性生育控制提供了一种全新途径——控制精子生成。
“每年超过50万男性接受输精管切除手术，”陈教授说。“我们实验室致力于哺乳动物精子发育的遗传基础研究，在人类避孕和动物绝育方面有很大市场。”
在基因水平，陈教授团队发现基因微调器PNLDC1（ployA特异核糖核酸酶家族腺嘌呤酶）在精子生成方面起关键作用。PNLDC1调整小干扰RNAs沉默有基因组“寄生物”之称的转座子，后者亦可进入好基因内，引发疾病，因此也被称为跳跃基因。
piRNAs是一种小干扰RNA，它们可以识别和摧毁破坏基因组的转座子。在精子生长时，PNLDC1通过调整piRNAs长度，使其更稳定地高效抗击转座子，达到沉默有害的转座子的效果。
在细胞水平，PNLDC1基因编码的蛋白质对基因组寄生物调控不可或缺。缺乏PNLDC1，雄性哺乳动物就失去了抗击转座子的能力，精子细胞就无法发育。
在生理层面，结果就是绝育。
陈教授团队利用CRISPR/Cas9技术生产PNLDC1基因缺陷型转基因小鼠品系，这些小鼠几乎不能生精，而且睾丸较小，这使它们无法生育。
通过进一步观察检验，研究人员发现PNLDC1并不涉及其他生物活性。小鼠的生长、行为和外貌都没有明显差异。PNLDC1缺陷也只专属于雄性个体。因此，这种“遗传免疫系统”是雄性哺乳动物生殖细胞发育所必需的，与雌性生殖细胞发育无关。
“这种基于小干扰RNA的免疫系统非常聪明，它可以发现正在进行寄生虫感染RNAs的位点，然后去到那里关闭它们，”陈教授说。“沉默转座子就像修理漏水的水管，我们没有把抹布塞进漏水的地方，而是溯根求源关掉了供水闸门。”
原始出处：
Deqiang Ding, Jiali Liu, Kunzhe Dong, Uros Midic, Rex A. Hess, Huirong Xie, Elena Y. Demireva & Chen Chen.PNLDC1 is essential for piRNA 3′ end trimming and transposon silencing during spermatogenesis in mice.Nature Communications 8, Article number: 819 (2017).doi:10.1038/s41467-017-00854-4
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