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近年來,男性不育率持續(xù)上升,已成為 全球性公共健康問題 。 弱精子癥是男性不育的常見表征之一 ,精子運(yùn)動功能異常是其核心致病特征 。 精子運(yùn)動能力依賴于尾部鞭毛的結(jié)構(gòu)完整性和精確調(diào)控的能量代謝系統(tǒng),但 其背后的 核心分子機(jī)制 尚未完全 闡明。富含亮氨酸重復(fù)序列( LRRC )蛋白家族成員在精子鞭毛組裝和運(yùn)動調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用, LRRC71 作為 該家族重要成員 ,其在精子發(fā)生中的功能尚不清楚。
近日,揚(yáng)州大學(xué) 醫(yī)學(xué)部 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué) 院 公共衛(wèi)生學(xué)院鄭英教授團(tuán)隊在Journal of Biological Chemistry雜志上發(fā)表了題為LRRC71 is essential for sperm motility, fertilization and male fertility的研究論文。該研究利用基因敲除小鼠模型結(jié)合臨床樣本篩查,系統(tǒng)揭示了LRRC71在精子線粒體鞘組裝、能量代謝、受精及輸卵管遷移中的多重功能,并首次在弱精子癥患者中鑒定出LRRC71致病突變,為男性不育的分子診斷和輔助生殖治療提供了潛在靶點(diǎn)。
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研究人員 發(fā)現(xiàn) LRRC7 1 是睪丸優(yōu)勢表達(dá)蛋白 ,提示 LRRC71 參與精子 發(fā)生 過程。 生育力測試發(fā)現(xiàn) Lrrc71 基因 敲除( KO )小鼠 雄性不育,而雌性生育力 未 受影響 。計算機(jī)輔助精子分析顯示, Lrrc71 KO 精子的運(yùn)動率、前向運(yùn)動率及各項運(yùn)動參數(shù)( VAP 、 VSL 、 VCL )均顯著降低。形態(tài)學(xué)分析發(fā)現(xiàn) KO 精子存在中段 - 主段連接異常 , 透射電鏡分析顯示 KO 精子頂體內(nèi)膜與核膜發(fā)生脫離,且在中段與主段連接處出現(xiàn)線粒體鞘部分缺失,僅保留外周致密纖維環(huán)繞軸絲 。
為 探索 Lrrc71 KO 小鼠精子 運(yùn)動 障礙 的 機(jī)制,研究團(tuán)隊對 Lrrc71 KO 與 WT 精子進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)和 代謝組 學(xué)分析。 GO 富集顯示差異 表達(dá) 蛋白顯著富集于鞭毛運(yùn)動、組裝及 ATP 結(jié)合等功能。 代謝組 學(xué) 分析 發(fā)現(xiàn) L- 半胱氨酸和硫胺素(維生素 B1 )在 Lrrc71 KO 精子中顯著降低,二者分別維持氧化還原平衡和 作為 糖代謝 核心輔酶 , 提示 LRRC71 是精子能量代謝穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵分子 。
此外, LRRC71 對受精過程也至關(guān)重要 。 IVF 實驗表明 , KO 精子 與 卵母細(xì)胞結(jié)合能力降低 且 無法使卵母細(xì)胞受精 。 蛋白質(zhì)組學(xué)分析 顯示 與受精相關(guān) 的 分子表達(dá)顯著下降 , 其中 包括 調(diào)控 精子子宮 — 輸卵管遷移的關(guān)鍵分子 ADAM3 。 對雌性生殖 道 中的精子分布分析發(fā)現(xiàn), 交配后 KO 小鼠精子 滯留于子宮 — 輸卵管連接部,無法完成遷移。 IP-MS 和 Co-IP 驗證 進(jìn)一步揭示 LRRC71 及其互作蛋白 參與精子 — 透明帶結(jié)合、線粒體 ATP 合成等 過程 , 提示 LRRC71 通過形成多功能蛋白復(fù)合物,協(xié)調(diào)精子的能量供應(yīng)與受精能力。
臨床方面,團(tuán)隊 通過對弱 畸 精子 癥患者 進(jìn)行全外顯子 組 測序分析, 鑒定出 1 例 攜帶有 LRRC71 雜合錯義突變( p.N453S ) 的病例 。患者精子濃度正常,但總運(yùn)動率( 6.4% )和前向運(yùn)動率( 3.2% )均低于 WHO 標(biāo)準(zhǔn),與 KO 小鼠表型一致。鑒于 LRRC71 缺失致 IVF 完全失敗,團(tuán)隊評估了 ICSI 療效。結(jié)果顯示 KO 精子 ICSI 后 2- 細(xì)胞胚胎和囊胚發(fā)育率與 WT 無差異,移植后成功獲得 后代 。 上述結(jié)果 提示 , ICSI 技術(shù)可有效挽救 LRRC71 突變所致的弱精子癥生育缺陷,為該類基因突變相關(guān)男性不育的臨床治療提供了可靠策略。
本研究系統(tǒng)闡明了 LRRC71 通過調(diào)控線粒體鞘組裝、糖酵解與氧化磷酸化能量代謝、以及 ADAM3 等受精相關(guān)蛋白的成熟,從而保障精子運(yùn)動、受精及輸卵管遷移的多重功能。研究不僅拓展了 LRRC 蛋白家族在精子發(fā)生中的功能認(rèn)知, 也 為弱精子癥的精準(zhǔn)診斷和 治療提供了 潛在 靶點(diǎn) 。
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揚(yáng)州大學(xué) 醫(yī)學(xué)部 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué) 院 公共衛(wèi)生學(xué)院 博士 研究生袁露 、安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 許 傳 博士 為該文共同第一作者,揚(yáng)州大學(xué) 醫(yī)學(xué)部 鄭英教授和楊 凡 博士 為該文共同通訊作者。 特別感謝南通大學(xué)曾旭輝教授團(tuán)隊為本研究提供指導(dǎo)與幫助。
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jbc.2026.113176
制版人:十一
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