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PLoS one:新发现的非编码RNA参与调节精子成熟

2012/01/29 来源:科学网
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导读
来自中科院上海生化与细胞所分子男科学重点实验室的研究人员在新研究中证实一新长链非编码RNA以小RNA前体分子形式参与调节了精子成熟,相关研究论文发表在国际杂志《PLoS ONE》上。

来自中科院上海生化与细胞所分子男科学重点实验室的研究人员在新研究中证实一新长链非编码RNA以小RNA前体分子形式参与调节了精子成熟,相关研究论文发表在国际杂志《PLoS ONE》上。

领导这一研究的是上海生化与细胞所张永莲院士,她60岁才转攻男性生殖基础研究,5年之后在国际权威杂志《科学》上发表论文,首先在世界范围内发现了一种与精子成熟有关的基因Binlb,让男性最终用上无毒副作用的基因避孕药。

人类精子成熟是男性生殖调控的重要环节。精子在睾丸中产生,通过附睾管腔微环境与附睾分泌蛋白相互作用发育成熟,为随后的受精奠定基础。精子成熟障碍是引起男性不育的主要原因之一, 因此, 研究影响精子成熟的相关因子有助于提高临床不育的分子诊断及治疗水平。此外, 干扰精子成熟,还可以调控生殖有效避孕。小RNA分子近年来成为研究基因表达调控的热门领域,但其在精子附睾成熟过程中的作用的研究报道却还很少。

在这篇文章中,张永莲组倪敏洁博士等利用大鼠附睾 cDNA 文库筛选克隆到一个附睾特异的新长链非编码RNA分子(HongrES2)。该RNA分子全长1.6kb,有两个exon,并且两个exon来源于两个不同的染色体;具有类mRNA分子的5’端帽子和3’端polyA结构,但却没有开放读码框。其3’端序列和另一个附睾特异编码基因,羧基酯酶ces7的3’端序列完全同源,并能够在细胞水平下调CES7的蛋白表达。

进一步的研究表明,HongrES2能够生成一个23bp的小RNA分子mil-Hongres2(microRNA like HongrES2),而体内外实验都证明HongrES2对CES7的调节作用即为mil-hongres2对ces7 的直接靶向作用所致。另外该小RNA分子的生成量在正常生理水平很低,受到附睾炎症刺激后短时间内激增,表明其从前体到成熟体的过程受到严格调控;同时观察到如果整体过表达其小分子成熟体,大鼠精子的运动和获能等精子附睾成熟过程均受到影响。

这些初期研究结果提示HongrES2以小分子调节RNA(small modulatory RNA,smRNA)的前体形式稳定存在于大鼠附睾组织中,参与维持附睾精子成熟所需特定的微环境,而其是否会在附睾炎中发挥保卫基因的作用还有待于后续的研究证实。该研究工作得到了中国科技部973项目的经费支持。

Identification and Characterization of a Novel Non-Coding RNA Involved in Sperm Maturation

Min-Jie Ni, Zhi-Hong Hu, Qiang Liu, Mo-Fang Liu, Min-hua Lu, Jin-Song Zhang, Li Zhang, Yong-Lian Zhang

A long and ever-expanding roster of small RNAs has emerged during the last decade, and most can be subsumed under the three main headings of microRNAs(miRNAs), Piwi-interacting RNAs(piRNAs), and short interferingRNAs(siRNAs). Among the three categories, miRNAs is the most quickly expanded group. The most recent number of identified miRNAs is 16,772 (Sanger miRbase, April 2011). However, there are insufficient publications on their primary forms, and no tissue-specific small RNAs precursors have been reported in the epididymis. Here, we report the identification in rats of an epididymis-specific, chimeric, noncoding RNA that is spliced from two different chromosomes (chromosomes 5 and 19), which we named HongrES2. HongrES2 is a 1.6 kb mRNA-like precursor that gives rise to a new microRNA-like small RNA (mil-HongrES2) in rat epididymis. The generation of mil-HongrES2 is stimulated during epididymitis. An epididymis-specific carboxylesterase named CES7 had 100% cDNA sequence homology with HongrES2 and its protein product could be downregulated by HongrES2 via mil-HongrES2. This was confirmed in vivo by initiating mil-HongrES2 over-expression in rats and observing an effect on sperm capacitation.

文献链接http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0026053

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