JMY蛋白在Sertoli细胞中的功能及其作用机制研究
发布时间：2020-10-26 23:59
Sertoli细胞又称支持细胞,是睾丸生精上皮中唯一与生精细胞接触的体细胞。相邻Sertoli细胞间及Sertoli细胞与生精细胞间通过复杂的细胞连接为整个精子发生过程提供了重要保障。尤为关键的是,相邻Sertoli细胞在生精上皮基底部形成了血睾屏障(blood-testis barrier,BTB)。肌动蛋白Actin及其相关蛋白,比如WASP(Wiskott-Aldrich syndrome protein),对于维持血睾屏障的完整和稳定具有重要的作用。近期研究发现,与WASP同属WASp家族成员JMY蛋白(junction-mediating and regulatory protein)通过促进Actin组装,降低细胞黏附,促进细胞的迁移,并且还参与了细胞内吞和囊泡运输过程。然而,目前尚未发现JMY蛋白与雄性生殖相关的研究报道。本课题前期研究中,首次发现:JMY蛋白在小鼠睾丸组织中呈高表达,且主要表达于Sertoli细胞。为进一步明确JMY蛋白在Sertoli细胞中的功能,本研究构建了Sertoli细胞特异性Jmy条件型基因敲除小鼠。以该模型为基础,结合Sertoli细胞连接调控机制的相关研究,通过生育力比较、精子质量分析、形态学分析、细胞连接蛋白检测、Sertoli细胞原代培养和细胞骨架结构比较等手段,进一步探索JMY蛋白与Sertoli细胞连接的相关性,并阐明JMY在生精过程以及雄性生殖中的作用。本研究发现,Jmy条件基因敲除的雄鼠出现了精子质量降低、生育力下降表型;此外,形态学检测发现其睾丸生精上皮结构紊乱,生精细胞脱落,Sertoli细胞之间细胞连接的超微结构异常,BTB受损;同时,蛋白水平检测显示Sertoli细胞中细胞内吞相关蛋白(Clathrin、Caveolin-1)和内体相关蛋白(EEA-1、Rab11)含量增加,细胞连接蛋白(N-cadherin、β-catenin、Occludin)含量下降,细胞连接减弱;细胞表面蛋白经内吞作用进入细胞后,无法进行后续的转运,逐渐滞留在胞质内,而细胞连接处信号消失。本论文研究结果表明,在Sertoli细胞中,JMY蛋白参与囊泡运输,进而调节连接蛋白胞内运输,维持细胞连接的动态稳定,影响血睾屏障功能。JMY蛋白缺失并不一定会影响Sertoli细胞的内吞作用,但将阻碍细胞内吞后续内吞小泡的转运和早期内体的形成,导致内吞小泡在细胞内堆积,影响和阻碍连接蛋白的再循环过程,致使Sertoli细胞间的连接结构受损,破坏BTB完整性。总之,本论文通过研究Sertoli细胞特异性Jmy条件型基因敲除小鼠模型,发现JMY蛋白在调节Sertoli细胞连接和维持BTB功能中扮演了重要的角色;同时,揭示了JMY蛋白与Sorbs 2蛋白及α-Actinin蛋白互相作用,调节细胞骨架蛋白Actin组装,共同参与囊泡运输过程的可能性。从临床角度看,本研究结果为针对Sertoli细胞连接的新型靶向药物即新一代男性避孕药的研发提供重要的理论基础和可靠的实验依据。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R321
【部分图文】：
海交通大学硕士研究生学位论文 JMY 蛋白在 Sertoli 细胞中的功能及其作用机制研内侧大量特殊的肌动蛋白微丝束（specializedActin microfilament）构成[13,14]。此可见，在 Sertoli 细胞中肌动蛋白 Actin 对于维持细胞连接结构具有极为重要作用。1.3 细胞连接的动态重组然而，需要指出的是：Sertoli 细胞的连接结构并非固定不变，而是一个动稳定的过程。例如，在生精上皮特定的时期（Stage VIII），Sertoli 细胞基底部细胞连接会短时间的―开放‖和―关闭‖，以确保前细线期精母细胞（preleptotenespermatocyte）穿过 BTB 进入近腔小室，进一步完成精子发生（图 1b、c）；与此同时，Sertoli 细胞顶部与精子细胞的连接也被清除，从而释放精子（图 1d）这种短暂的―开放‖和―关闭‖取决于对细胞连接的调控。
上海交通大学硕士研究生学位论文 JMY 蛋白在 Sertoli 细胞中的功能及其作用机制研究成新的细胞连接，从而有利于维持细胞连接[4,5,15-17]。此外，细胞内新合成的连接蛋白需要通过分泌途径的囊泡运输，从高尔基体经囊泡（以 Rab11 为标志）运输至细胞表面。而 TGF-β、TNF-α、IL-6 信号促进内体进入降解途径，即形成多泡体/晚期内体（multivesicular body/later endosome，MVB，以 Rab7 为标志）与溶酶体融合，降解连接蛋白，从而有利于 Sertoli 细胞清除细胞连接。
1.5 JMY 蛋白的结构与功能令人感兴趣的是，近来研究发现一类 Actin 相关蛋白及其调节因子，如 Arp 3（Actin-related protein 3）、WASP（Wiskott-Aldrich syndrome protein）等，通过调控肌动蛋白聚合参与了许多重要的细胞活动，如质膜重组、内吞、自噬、囊泡运输、细胞骨架协作等，尤为重要的是参与维持 Sertoli 细胞紧密连接及 BTB 功能[31-33]。值得注意的是，与 WASP 同属 WASp 家族（Wiskott-Aldrich Syndromefamily）成员的 JMY 蛋白（junction-mediating and regulatory protein）相比这些同家族成员，具有相似的蛋白序列和相同的蛋白功能，并对 Arp2/3 蛋白复合物的激活起关键作用。从蛋白结构分析来看，JMY 蛋白 N 端为 CC 结构域（coiled-coildomain），可与 p300 蛋白结合；其蛋白 C 端具有三个 WH2 结构域（WASpHomology 2 domain），可与 Actin 结合，以及一个 CA 结构域（connector and acidicdomain），可与 Arp2/3 蛋白复合物结合（图 3）[34,35]。
【参考文献】
本文编号：2857713
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R321
【部分图文】：
海交通大学硕士研究生学位论文 JMY 蛋白在 Sertoli 细胞中的功能及其作用机制研内侧大量特殊的肌动蛋白微丝束（specializedActin microfilament）构成[13,14]。此可见，在 Sertoli 细胞中肌动蛋白 Actin 对于维持细胞连接结构具有极为重要作用。1.3 细胞连接的动态重组然而，需要指出的是：Sertoli 细胞的连接结构并非固定不变，而是一个动稳定的过程。例如，在生精上皮特定的时期（Stage VIII），Sertoli 细胞基底部细胞连接会短时间的―开放‖和―关闭‖，以确保前细线期精母细胞（preleptotenespermatocyte）穿过 BTB 进入近腔小室，进一步完成精子发生（图 1b、c）；与此同时，Sertoli 细胞顶部与精子细胞的连接也被清除，从而释放精子（图 1d）这种短暂的―开放‖和―关闭‖取决于对细胞连接的调控。
上海交通大学硕士研究生学位论文 JMY 蛋白在 Sertoli 细胞中的功能及其作用机制研究成新的细胞连接，从而有利于维持细胞连接[4,5,15-17]。此外，细胞内新合成的连接蛋白需要通过分泌途径的囊泡运输，从高尔基体经囊泡（以 Rab11 为标志）运输至细胞表面。而 TGF-β、TNF-α、IL-6 信号促进内体进入降解途径，即形成多泡体/晚期内体（multivesicular body/later endosome，MVB，以 Rab7 为标志）与溶酶体融合，降解连接蛋白，从而有利于 Sertoli 细胞清除细胞连接。
1.5 JMY 蛋白的结构与功能令人感兴趣的是，近来研究发现一类 Actin 相关蛋白及其调节因子，如 Arp 3（Actin-related protein 3）、WASP（Wiskott-Aldrich syndrome protein）等，通过调控肌动蛋白聚合参与了许多重要的细胞活动，如质膜重组、内吞、自噬、囊泡运输、细胞骨架协作等，尤为重要的是参与维持 Sertoli 细胞紧密连接及 BTB 功能[31-33]。值得注意的是，与 WASP 同属 WASp 家族（Wiskott-Aldrich Syndromefamily）成员的 JMY 蛋白（junction-mediating and regulatory protein）相比这些同家族成员，具有相似的蛋白序列和相同的蛋白功能，并对 Arp2/3 蛋白复合物的激活起关键作用。从蛋白结构分析来看，JMY 蛋白 N 端为 CC 结构域（coiled-coildomain），可与 p300 蛋白结合；其蛋白 C 端具有三个 WH2 结构域（WASpHomology 2 domain），可与 Actin 结合，以及一个 CA 结构域（connector and acidicdomain），可与 Arp2/3 蛋白复合物结合（图 3）[34,35]。
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 黄荷凤;王波;朱依敏;;不孕症发生现状及趋势分析[J];中国实用妇科与产科杂志;2013年09期
本文编号：2857713
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