精子发生转录调控机制的研究进展

精子发生过程中的转录调控是由一系列基因表达和调控事件组成的复杂过程,影响精子的形成、质量和功能。转录调控过程介导与精子形成密切相关的基因,包括精子特异性基因、组蛋白基因和其他转录因子的基因表达。这些基因的表达和沉默受到转录因子、表观遗传修饰和非编码RNA等多种机制的调控。此外,转录调控在精子发生的不同阶段起着不同的作用,包括精原干细胞的自我更新和分化、精母细胞的减数分裂和精子细胞的变形成熟。深入理解精子发生中的转录调控机制对于研究精子形成的生物学过程、解析生育障碍的病理机制以及开发生育问题相关的治疗方法具有重要的意义。     

小RNA分子与精子发生调控

近来研究发现小RNA(small RNAs)可作为转录后及翻译水平上基因表达调节的重要调节因子,利用小RNA来阐明调节精子发生的分子机制取得了显著进展。这些小RNA主要分为3类,即小干扰RNA(siRNA)、微小RNA(miRNA)以及与piwi蛋白相互作用的RNA(piRNA)。在减数分裂和精子发生过程中,小RNA具有多种生物学功能,如利用siRNA体外转染或体内注射来敲低特定基因从而研究该基因在精子发生过程中的作用;miRNA可能参与精子发生中有丝、减数及后减数分裂阶段的基因表达调节;piRNA主要参与调节雄性生殖细胞减数及后减数分裂的过程,在精子发生中起抑制反转录转座子(retrotransposons)的作用。文章对小RNAs合成、作用机制、功能及展望等最新进展进行了综述。     

piRNA/PIWI功能调控与精子发生

piRNAs(PIWI-interacting RNAs)是一类与PIWI相互作用的小非编码RNAs(small noncoding RNAs, sncRNAs),其长度介于24~32 nt,特异性地在动物生殖腺细胞中表达。近来研究表明piRNA/PIWI系统在动物生殖腺细胞的基因组转座元件沉默及转录后调控mRNAs方面具有重要功能。最近,中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所刘默芳课题组的一项研究表明,在人和小鼠的精子发生过程中,PIWI (鼠源同源蛋白MIWI、人源同源蛋白HIWI)的严格代谢调控至关重要。以此为契机,本文综述了piRNA/PIWI在哺乳动物(主要是小鼠和人)精子发生过程中调控功能的研究进展。     

精子发生过程中基因表达转录水平的调控

哺乳动物精子发生于睾丸的生精小管, 是一个高度复杂的细胞分裂和分化过程, 涉及到错综复杂的基因表达调控过程, 包括转录和转录后水平的调控, 其中任何一个环节出错都可能导致雄性不育。因此, 揭示精子发生过程中的分子调控机理, 对发现新的男性避孕方法及治疗不育症有重要意义。文章重点综述了近年有关雄激素及其受体、雌激素及其受体、转录因子和染色质相关因子在精子发生转录水平调控的研究进展。     

生殖激素与精子发生中细胞凋亡的调控

30多年来细胞死亡的概念逐渐发展并受到重视,它的深入研究使人们在细胞与分子水平上阐明生命现象的工作又前进了一大步。生命不仅需要细胞增殖,而且还需要细胞死亡。细胞增殖和细胞死亡之间的平衡是维持多细胞生物体内平衡的一种重要方式。国外60年代提出了程序性细胞死亡(Programmed cell death)的概念,70年代提出了细胞凋亡(apoptosis)的概念,虽然两种概念在最初的定义上有差别,但目前大多数学者都将它们等同起来看待。     

睾丸微环境对精子发生及其异常的调控作用

男性不育已经成为影响人类生殖健康的重大疾病。精子发生是精原干细胞自我更新和分化为精子的复杂过程。这个过程受睾丸微环境的精细调控。将讨论精子发生与睾丸微环境的关系,简要介绍睾丸微环境的国内外研究动态,展望睾丸微环境的研究热点和前沿。这将为阐释精子发生的机制提供新的调控机理,对治疗男性不育,预防子代出生缺陷,研发新型男性避孕方法等都具有重要意义。     

核糖体的翻译调控及其在精子发生中的研究进展

蛋白质合成过程是基因表达不可或缺的关键步骤,将信使RNA(mRNA)中编码的遗传信息转化为特定的蛋白质。这个过程在各种生物中都具有高度的保守性,是细胞生长、发育、繁殖和适应环境变化的基础。核糖体作为蛋白质合成的“执行器”,在这个复杂而精密的过程中扮演着不可或缺的角色。在精子的形成过程中蛋白质的合成及其精准调控对于正常精子发生至关重要。这种调控的精密性使得精子能够在发育过程中经历形态和功能的变化,从而最终成熟为能够完成受精任务的精子。该文将深入探讨核糖体的组成、功能、在翻译过程中的调控机制,包括精子发生过程中的翻译调控作用,阐述其在生殖生物学领域的重要意义。     

小鼠精子发生早期microRNA的表达谱和调控模式——miRNA在小鼠精子发生中的作用

精子发生是一个依赖于精原干细胞自我更新和精原细胞分化的精确而又复杂的调控过程,目前对这一过程知之甚少.mi RNA作为转录和转录后基因沉默的关键调节子,参与很多生物的多种发育过程.本研究采用高通量小RNA测序系统研究了mi RNA在小鼠B型精原细胞(BSc)和初级精母细胞(PSc)中的表达谱.结果显示,在这2种细胞类型中let-7mi RNA家族的表达水平都相当高.并且在BSc向PSc的转化过程中,mi R-21,mi R-140-3p,mi R-103,mi R-30a,mi R-101b和mi R-99b的表达水平明显降低.这些mi RNA参与调控与细胞凋亡、细胞增殖和分化、连接组装和细胞周期调控相关的诸多基因的表达.上述结果表明,mi RNAs在精子发生过程中发挥着不可替代的作用.     

高原鼢鼠精子发生的形态学特征和关键调控因子探究

季节性繁殖是动物在长期进化中为适应环境变化而形成的生活史特征,受光周期和下丘脑-垂体-性腺轴的严密调控。高原鼢鼠（Eospalax baileyi）是青藏高原特有的地下啮齿类动物,其繁殖活动表现出明显的季节性。然而,地下啮齿类动物精子发生的形态特征和关键调控因子尚不明确。本研究以成年高原鼢鼠为研究对象,发现繁殖期成年雄性睾丸曲精小管内有各级生殖细胞,附睾内有长形精子,生精上皮可分为10个期;而非繁殖期睾丸重量显著下降,曲精小管内仅见精原细胞和支持细胞。激素水平检测结果显示,与非繁殖期相比,繁殖期褪黑素水平显著降低（P < 0.05）,促性腺激素释放激素、促黄体生成素和睾酮水平显著升高（P < 0.05）,而卵泡刺激素水平无显著差异。进一步研究发现,精原细胞分化的关键诱导因子维甲酸水平和其调控基因表达均呈季节性变化,且外源维甲酸注射能够诱导非繁殖期高原鼢鼠重启精子发生。综上,高原鼢鼠虽为地下动物,但其精子发生与下丘脑-垂体-性腺轴激素水平明显相关,且受睾酮和维甲酸信号的调控。本研究首次揭示了高原鼢鼠精子发生的形态学特征和关键调控因子,为理解季节性繁殖动物尤其是地下啮齿类动物生殖生理的调控机制提供了重要参考。     

MCT在精子发生中的表达规律及调控机制的研究进展

单羧酸转运蛋白(monocarboxylate transporters,MCTs)是哺乳动物细胞膜上一类重要的跨膜转运蛋白,主要负责乳酸盐、丙酮酸盐、酮体等单羧酸类化合物的跨膜转运。MCT基因在睾丸生精上皮细胞发育、分化过程中具有不同程度表达,并通过多种途径调节精子发生过程。开展对MCT基因在精子发生过程的作用研究有助于人们从能量代谢角度进一步阐明生精细胞发育和精子发生的调控机制。本研究着重从MCT在精子发生过程中的表达定位、功能及调节机制进行综述。     

蜘蛛的精子发生

通过研究蜘蛛的精子形态和精子发生来探讨蜘蛛目的的系统发生,目前已越来越受到各国学者的重视。本文介绍国外近二十年来在这一领域的研究进展和成果,希望有助于在我国加速开展这方面的研究,深化对蜘蛛目的系统进化研究工作。     

大黄鱼的精子发生

应用电子显微镜技术观察了大黄鱼（Pseudosciaena crcea）的精子发生过程。其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阶段,精子细胞再经过精子形成过程成为精子。在精原细胞阶段,部分核仁物质排出核外,成为拟染色体。拟染色体的主要成分是核糖体。在精子发生中,拟染色体逐渐扩散到生精细胞的胞质中。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体的变化。在精子形成过程中,精子细胞先形成鞭毛,随后细胞核逐渐浓缩。     

胚胎植入的调控机理

胚胎植入对于妊娠的建立和维持至关重要,需要活化的胚泡和接受态的子宫之间进行同步。在辅助生殖技术中,子宫接受态的判断仍是制约妊娠率的一个关键限制性因素。已有数据显示,胚胎植入涉及一系列信号分子的激活和失活,进而影响子宫腔上皮细胞的增殖与分化、上皮极性、宫腔闭合、胚胎定位、上皮基质反应、腺体发育等。本文就雌激素、孕酮、白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor, LIF)、microRNA (miRNA)、通道蛋白、信号转导通路等在胚胎植入过程中的作用及其调控网络作一综述,以期为不孕症的治疗及安全有效的避孕药开发提供理论依据。     

ZNF143调控基因表达的机理

ZNF143(zinc finger protein 143)是由7个锌指结构组成的C2H2型转录因子,其在绝大多数脊椎动物的不同组织、细胞中广泛表达。但通常情况下,ZNF143在癌组织、胚胎发育过程中的表达高于正常组织。研究发现,ZNF143主要通过参与编码和非编码基因的激活,从而在细胞周期、细胞增殖与分裂等细胞活动中发挥重要作用。更为重要的是,近几年研究表明,ZNF143通过与其他调控蛋白质形成转录起始复合物来介导远距离染色质的相互作用,从而参与染色质结构的形成,推测其在细胞身份及命运决定中发挥重要功能。此外,由于ZNF143的表达异常往往伴随着肿瘤的发生,因此,近些年针对ZNF143来设计药物靶点的研究也取得了一定的进展。     

内毒素耐受分子调控机理

多种免疫细胞(如单核细胞等)经低剂量内毒素预处理后可产生对高剂量内毒素的耐受,这种免疫反应称之为内毒素耐受。内毒素耐受是一种由细胞因子信号通路下游负反馈激活的,具有防止炎症持续性伤害的免疫稳态维持机制,主要调控因子包括IL-10细胞因子信号通路、细胞因子信号通路抑制因子和IL-1受体相关激酶。另外,在内毒素耐受免疫反应中存在表观遗传修饰的稳定作用。现就内毒素耐受的主要调控机制及维持机制进行阐述。     

果蝇精子发生研究进展

果蝇精子发生是一个极为复杂的分化过程,受可育基因的控制。Y染色体上lampbrushloop是一组研究得较为深入的可育基因。在初级精母细胞时期,loop处于活跃转录状态,终产物为具有特异二级结构、大小与loop相当的RNA分子。这些RNA分子不具有编码蛋白质的特性,但却结合有大量的蛋白质分子。推测loop的主要功能是聚集精子发生过程中所需要的特异的蛋白质分子。     

维甲酸与精子发生

维生素A的活性代谢物维甲酸在哺乳动物精子发生过程中发挥着重要的调节作用,但其具体调节机制并不十分清楚。该文拟对睾丸内维甲酸的运输、代谢、信号系统以及维甲酸调控精子发生的研究进展进行简单总结。