近日，加州大学圣克鲁兹分校（UC Santa Cruz）Upasna Sharma团队在男性生育力及精子RNA分子调控方面取得重要突破。他们在最新研究中发现了四个对男性生育至关重要的基因，并揭示了这些基因在精子成熟过程中对特定RNA分子的影响。该研究成果已发表在《生物化学杂志》（Journal of Biological Chemistry）上。
揭示精子成熟的关键基因
Sharma团队的研究表明，这四个基因——Rnase9、Rnase10、Rnase11 和 Rnase12——特异性表达于附睾（epididymis），即精子在离开睾丸后进一步成熟的管道系统。研究人员通过小鼠实验发现，当这些基因被删除后，雄性小鼠会变得不育。尽管其精子在实验室中仍可受精，但无法在自然条件下穿越雌性生殖道的关键部位，导致受精失败。
更重要的是，缺失这些基因的小鼠，其精子中tRNA 片段（tRFs）和其他小RNA的水平显著下降。tRFs 是由转运RNA（tRNA）裂解产生的一类小RNA，在成熟精子中高度富集。近年来的多项研究，包括Sharma团队的早期研究，都发现tRFs在响应环境变化方面具有高度敏感性。
"我们的研究表明，精子在附睾中的成熟过程与小RNA的调控密切相关，这不仅影响生育能力，甚至可能涉及跨代遗传（intergenerational inheritance），" Sharma说道。
环境如何影响精子RNA
Sharma的前期研究已证实，父亲的饮食会影响精子RNA的组成。例如，当雄性小鼠接受低蛋白饮食时，其精子中的tRFs水平发生变化，且某些特定的tRFs能够调控早期胚胎的基因表达。
此外，其他研究也表明，高脂饮食、热量限制、心理压力及化学暴露等环境因素均可改变小鼠精子中的小RNA水平。
"这些研究的一致结论是，精子中的小RNA，尤其是tRFs，对环境变化高度敏感，" Sharma表示。"然而，tRFs是如何产生的仍不清楚，而我们的研究首次鉴定出了精子tRFs生成所必需的关键基因，这将为未来研究环境如何影响精子RNA奠定基础。"
意义与展望
Sharma的研究为男性不育症的分子机制提供了新见解，并可能促成针对男性生育力的全新诊断和治疗方法。由于这四个基因在人类中也高度保守（well conserved），其研究成果或将对生殖健康和公共卫生政策产生深远影响。
未来，Sharma团队将进一步探索这些基因如何影响精子活力及受精能力，以及它们与小RNA加工之间的具体关联。这一研究方向不仅有助于揭示男性生育力的本质机制，还可能推动环境如何影响下一代健康这一重要科学问题的深入研究。
参考文献：Joshua F. Shaffer et al, Epididymis-specific RNase A family genes regulate fertility and small RNA processing, Journal of Biological Chemistry (2024). DOI: 10.1016/j.jbc.2024.107933
编辑：王洪
排版：李丽
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