生精细胞凋亡相关基因

细胞凋亡(apoptosis)是一种基因控制的细胞生理性自杀行为,用以维持细胞数量的相对恒定,可由某种刺激或抑制剂的移除而激活。在哺乳动物精子发生过程中,各级生精细胞都会发生相应的凋亡,通过严格调控以确保成熟精子生成的数量和质量。生精细胞的凋亡是一个许多基因参与的复杂的不可逆过程,其中Bcl-2/Bax基因族、p53基因、Fas-Fasl基因、C-myc基因、CREM基因、HSP基因族、c-Kit/SCF基因、Insl3基因、iNOS基因、BMP8B基因、TR基因和存活蛋白(survivin)基因等发挥了重要作用。研究哺乳动物睾丸生精细胞凋亡相关基因,有利于了解生精细胞凋亡机制,为进一步阐明精子发生的调控机制,预防和治疗精子发生相关疾病提供重要的理论依据。     

特发性少精子症和无精子症与Pygo2基因蛋白编码区SNPs的相关性

男性不育常伴随精子数量减少。Pygo2基因在染色质重塑的伸长精细胞中表达, 其功能受损会导致精子形成阻滞和精子生成减少而引发不育。文章旨在检测引起人特发性少精子症和无精子症的Pygo2基因突变。从77例正常生育力男性和195例特发性少精子症和无精子症患者静脉血提取DNA, 采用聚合酶链式反应-测序方法对Pygo2基因3个蛋白质编码区进行测序对比, 非同义单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphisms, SNPs)位点分别用SIFT、Polyphen-2和 Mutation Taster软件进行诱发蛋白质结构和表型改变的检测和分析。结果表明, 195例患者中, 178例(30例轻度或中度少精子症, 57例重度少精子症和91例无精子症)基因序列分析报告完好, 无精子症中3例患者分别在2个位点(rs61758740, rs141722381)发生了非同义突变SNPs, 重度少精子症中1例患者在位点rs61758741发生了非同义突变, 3个突变位点在SNPs基因数据库都已有报道, 轻度或中度少精子症患者以及正常生育力男性中不存在SNPs。rs61758740可使PYGO2蛋白第141位蛋氨酸(M)变为异亮氨酸(I), rs61758741使PYGO2蛋白第261位碱性赖氨酸(K)变为酸性谷氨酸(E), rs141722381使PYGO2蛋白第240位亲水侧链天冬酰胺(N)变为疏水侧链异亮氨酸(I)。软件分析表明, 在所发现的3个SNP非同义突变位点中, rs141722381引起的单个氨基酸改变会导致PYGO2蛋白空间结构破坏和诱发相关疾病。因此, Pygo2基因蛋白质编码序列区SNPs可能是特发性少精子症和无精子症的诱发因素之一, 导致男性不育。     

辅助生殖技术精子表观遗传质量评价的必要性

辅助生殖技术(assisted reproductive technology,ART)可通过直接操作、优化单个精子,用于男性少精、弱精、精子畸形、无精子和常规体外受精周期失败等,因违背自然受精的生物学法则而具有很大的遗传风险,其中精子质量优化是降低ART遗传与表观遗传风险的重要手段之一。本文对ART精子表观遗传缺陷及其相关疾病进行综述,以进一步认识精子表观遗传缺陷导致后代表观遗传风险增加的分子机理,阐明ART精子有待于通过DNA甲基化、组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化等表观遗传因子进行严格质量控制,切实降低ART遗传及表观遗传缺陷风险的必要性。     

ICSI精子遗传和表观遗传学缺陷

卵胞浆内精子注射(Intracytoplasmic sperm injection, ICSI)技术可用于男性少精、弱精、精子畸形、无精子和常规体外受精周期失败等, 克服了精子数量不足甚至直接从附睾、睾丸获取精子来治疗不育。该技术直接将单个精子注射入卵子, 因违背自然受精的生物学法则而具有很大的遗传风险。文章对ICSI精子遗传缺陷和表观遗传缺陷及其相关疾病进行综述, 可进一步认识ICSI精子遗传与表观遗传缺陷导致后代遗传风险增加的分子的机理, 文章阐述了ICSI精子有待于通过DNA甲基化、组蛋白乙酰化等表观遗传因子进行严格质量控制, 切实降低ICSI遗传及表观遗传缺陷风险的必要性。     

DNA甲基化在精子发生中的作用

精子发生(spermatogenesis)是一个高度特化的细胞复杂分化过程,其中DNA二核苷酸CpG甲基化变化与基因转录激活、染色质改构以及遗传印记相关,并且该甲基化与基因表达之间的关系是非直接的,其可通过染色质结构的改变或DNA与蛋白质的相互作用来介导。本文着重介绍精子发生过程中DNA甲基化及其跨代遗传风险、DNA甲基转移酶的调控机制以及DNA甲基化与男性不育之间的关系等,为不育症的防治、精子表观遗传质量评价以及降低辅助生殖技术后代表观遗传疾病风险等提供基础资料。     

精子表观遗传修饰及其在胚胎发育过程中的潜在作用

精子发生(Spermatogenesis) 是一高度复杂的过程, 包括有丝分裂、减数分裂和精子形成。精母细胞经过独特而广泛的染色质与表观遗传修饰重塑之后, 最终分化产生了具有特定表观遗传修饰的精子。最近研究表明, 成熟精子中的表观遗传修饰在发育的胚胎中发挥了重要作用, 其表观遗传模式的改变会导致某些疾病风险提高, 如受精失败、胚胎发生机能障碍、早产、出生体重低、先天畸形、新生儿死亡以及其他在辅助生殖技术后代中发现的发生频率较高的妊娠相关并发症。文章通过评价成熟精子中DNA甲基化、保留组蛋白修饰、RNAs和精蛋白等表观遗传修饰的重要意义及其在胚胎发育过程中的潜在作用, 阐述了成熟精子中改变的表观遗传修饰与相关疾病之间的关系, 为不育症的防治、精子表观遗传质量评价以及降低辅助生殖技术后代表观遗传疾病风险等提供基础资料。     

精子发生过程中的相关基因

在哺乳动物精子发生过程中, 原生殖细胞发育成为精原细胞, 再发育为精母细胞, 精母细胞经过两次减数分裂成为圆形精细胞, 这些圆形精细胞经过细胞变态形成精子。精子发生过程经历了复杂的细胞分化阶段, 这一阶段受许多因素的调控作用, 其中生精细胞内的基因调节起着决定作用。精子发生中的重要基因与一系列精子发生过程中阶段性的细胞事件密切相关, 例如减数分裂重组、联会丝复合物的形成、姊妹染色体的结合、减数分裂后精子的变态以及减数分裂周期中的关键点和必需因子等。生精细胞许多特异基因的阶段特异性表达, 参与了精子发生这一特殊的细胞分化过程。近年来随着基因克隆、表达和功能研究技术的发展和应用, 发现了许多与精子发生相关的基因, 而且有的被证明在精子发生过程中具有重要作用。文章较全面综述了这一研究领域的一些进展, 着重讨论了与精子发生相关的周期蛋白基因、原癌基因、无精子因子基因、细胞骨架基因、热休克基因、核蛋白转型基因、中心体蛋白基因和细胞凋亡相关基因等。     

半滑舌鳎精子发生和精子形成的超微结构

用电子显微镜对半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)精子发生的过程及精子的超微结构进行了观察。半滑舌鳎精巢属于小叶型,精小叶由各期生精细胞和支持细胞构成。半滑舌鳎的精子发生经历了初级精原细胞、次级精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞和精子细胞,再经过精子形成过程发育成为精子。初级精母细胞成熟分裂的前期Ⅰ,同源染色体经历了联会复合体形成和解聚的变化。在精子形成的过程中,精细胞大致经历了核质浓缩、线粒体迁移及鞭毛的发生等过程。核质浓缩时,精细胞核内位于植入窝周围的染色质首先由细颗粒状浓缩成粗大颗粒状,然后细胞核其他部位的染色质也逐渐浓缩成粗大颗粒状。这些已浓缩成粗大颗粒状的染色质再进一步浓缩为电子密度高的均匀状物质。随着核质的浓缩,核外膜与核内膜之间的间隙增大形成核膜间隙,核内一些没有参与染色质浓缩的物质通过出芽形成囊泡,先排入核膜间隙,然后再外排到细胞质中。核浓缩过程中细胞核的体积和表面积都大大缩小;鞭毛的形成与细胞核的浓缩是同步进行的,当一对中心粒移近细胞核时,核膜凹陷形成植入窝,其周围染色质浓缩的同时,远端中心粒(基体)逐渐向后产生轴丝。成熟精子无顶体,头细长,主要为核占据,核凹窝发达,线粒体4-5个环绕在鞭毛基部形成袖套,尾细长,具侧鳍,尾部轴丝为"9 2"结构。     

精子发生过程中相关酶及蛋白因子的功能

精子发生经历了复杂的细胞分化过程,该过程受许多因素的调控,诸多因素中,生精细胞内一些酶和蛋白因子与精子发生密切相关.近年来随着蛋白离子交换柱层析、免疫印迹、免疫定位荧光和双相凝胶电泳等蛋白鉴定技术方法的发展和应用,发现了许多与精子发生相关的酶与蛋白因子.这些酶与蛋白因子,有些是在精子发生的多个阶段有不同程度的表达,有些呈现严格的阶段性特异表达,在精子发生过程中都发挥了重要作用.对这些酶和蛋白因子在精子发生过程中的功能作用进行综述.有助于进一步了解精子发生过程的调控机制.