GGNBP1基因在小鼠精子发生过程中功能的初步研究

发布时间：2020-03-19 20:19

【摘要】：精子鞭毛多种形态异常(multiple morphological abnormalities of the flagella,MMAF)是2014年才被正式命名的一类多种精子形态异常综合症,主要表现为精子鞭毛的畸形,如:鞭毛的弯折、断裂、变短等,但也常常伴随着精子头部的畸形。目前已知的与该病症相关的基因有:AKAP4、CCDC39、DNAH1、CEP135、CFAP43、CFAP44,但是仍然有大量MMAF患者的病因不明确。我们的研究发现配子体生成素结合蛋白(gametogenetin-bindingprotein1,GGNBP1)与精子发生相关,并可能参与到精子的塑形过程中。GGNBP1是一种睾丸特异性高表达基因,在小鼠精子发生的第Ⅺ和Ⅻ期中高表达,同时它定位在线粒体的内膜上,但是GGNBP1究竟在精子发生过程中扮演了怎样的角色尚不清楚。因此我们通过CRISPR/Cas9技术构建了 GGNBP1的全身性敲除小鼠,结果发现,在得到的第一批后代小鼠中,有一只小鼠的GGNBP1基因发生了基因编辑,通过测序发现,在其第一外显子中的起始密码子(ATG)后有46个碱基(bp)的缺失,说明GGNBP1敲除小鼠构建成功。与野生型小鼠相比,GGNBP1基因敲除的成年小鼠曲细精管管腔中精子发生异常,约30%的生精上皮中出现空泡化,曲细精管中凋亡细胞增多。在附睾中,GGNBP1缺失导致精子数目明显减少,精子活力降低,畸形精子的比例明显增加,出现多种畸形精子,包括头部畸形,尾部弯折,头尾分离等。进一步的研究表明GGNBP1基因敲除的小鼠,其精子发生异常起始于第8期,精子头部细胞核染色质松散,顶体与精细胞之间出现空隙。通过电镜观察发现,GGNBP1敲除小鼠中,精子头部细胞核的致密性下降,顶体发生异常,顶体呈现空泡化、片段化,长形精子头部弯折,精子周围有大量未被移除的胞质。这些结果表明GGNBP1敲除小鼠的表型和临床上的MMAF病例极其相似。利用稍年幼(3月龄)的小鼠进行对比实验发现,与野生型小鼠相比GGNBP1敲除小鼠睾丸的曲细精管中组织形态还没有发生严重的变化,说明GGNBP1敲除对生精过程的早期阶段影响有限,但是,后期精子的塑形过程同样受到严重的影响,出现大量的畸形精子,特别是尾部畸形精子,说明GGNBP1主要作用于精子形成过程的后期,特别是精子塑形过程。综上所述,本研究通过构建GGNBP1敲除小鼠模型,研究了 GGNBP1敲除小鼠精子发生异常的现象及部分机制,探讨了 GGNBP1与MMAF之间的关系,进一步的研究将对MMAF病症的发病原因以及临床诊断治疗提供理论依据和指导性意见。
【图文】：

图１．１哺乳动物曲细精管细胞分布逡逑

图１．３小鼠精子发生图逡逑伴随着染色质的浓缩、精子顶体的延长，圆形精细胞开始向长形精子变化，逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R698.2

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本文编号：2590669