袁水桥课题组揭示睾丸支持-生精细胞交互作用的分子机制

在哺乳动物睾丸中，支持细胞和生殖细胞之间的交互作用对于精子发生至关重要。睾丸支持细胞呈不规则圆锥形，底部附着于曲细精管的基膜上，顶端伸入管腔，四周围绕着各级生精细胞。血睾屏障（Blood-testis barrier，BTB）是支持细胞之间形成的一种特殊屏障，为支持细胞与生殖细胞之间的交互作用提供了稳定的生精微环境。近年来，有关BTB结构和功能的研究备受关注，因为BTB结构的破坏及功能丧失将直接导致精子发生障碍和男性不育。然而，有关支持细胞与生殖细胞之间交互作用的分子调控机制仍不十分清楚。

近日，华中科技大学同济医学院生殖健康研究所袁水桥教授课题组在Development杂志在线发表了题为 hnRNPH1 establishes Sertoli-germ cell crosstalk through cooperation with PTBP1 and AR and is essential for male fertility in mice 的研究成果。该论文利用睾丸支持细胞特异性敲除小鼠模型，发现RNA结合蛋白hnRNPH1在睾丸支持细胞中可调控细胞连接相关的mRNAs的命运，从而维持正常的支持细胞与生殖细胞的交互作用，并揭示了支持细胞中hnRNPH1调控精子发生的分子机制。值得一提的是，该文章被Development杂志评选为当期亮点文章（Research Highlight），对研究成果进行了推荐报道。

袁水桥课题组前期研究发现RNA结合蛋白hnRNPH1生殖细胞和支持细胞中均高表达，并发现hnRNPH1可通过募集剪接因子PTBP2和SRSF3调节生殖细胞发育相关靶基因的选择性剪接，以维持生殖细胞正常发育，那么是否支持细胞中hnRNPH1蛋白也调控精子发生，其调控机制又是什么？为了回答这一科学问题，课题组首先解析了hnRNPH1蛋白在睾丸支持细胞发育过程中的表达模式，发现其在成熟的睾丸支持细胞中表达量最高，提示hnRNPH1可能对维持睾丸支持细胞的成熟有重要调控作用。接着课题组利用条件性基因敲除手段，在小鼠睾丸支持细胞中特异敲除Hnrnph1基因，发现敲除小鼠完全不育，睾丸显著性变小，附睾中仅有少量脱落的圆形精子。进一步的表型分析发现敲除小鼠的精子发生过程和睾丸支持细胞的形态均出现异常，BTB结构严重受损（图1），说明hnRNPH1在睾丸支持细胞中对精子发生也有重要调控作用。

图1. 睾丸支持细胞特异敲除hnRNPH1导致支持-生殖细胞相关结构被破坏。

为了探索支持细胞中hnRNPH1蛋白缺失导致雄性小鼠不育的分子机制，课题组通过免疫共沉淀（Co-IP）实验，发现hnRNPH1能够与剪接因子PTBP1以及转录因子AR蛋白直接互作。进一步的研究发现hnRNPH1与PTBP1协同调控一些重要靶基因的可变剪接，而hnRNPH1与AR协同调控靶基因的转录水平，而这些靶基因对维持细胞连接至关重要。此外，免疫荧光及电镜结果也均显示睾丸支持细胞之间的连接（包括BTB结构）出现异常。更为有趣的是，课题组发现hnRNPH1能够与AR共同调控EGF-EGFR通路（生精细胞与支持细胞之间信号传导的关键通路之一），进而影响生殖细胞的减数分裂进程。

总之，该研究从新的角度阐释了hnRNPH1在睾丸支持细胞中调控精子发生的分子机制，创新性的提出了hnRNPH1通过调控细胞连接相关mRNAs的命运以维持正常的支持细胞与生殖细胞的交互作用，进而维持精子发生过程（图2）。

图2. 支持细胞中hnRNPH1调控支持细胞-生殖细胞交互作用的假设模式图

华中科技大学同济医学院生殖健康研究所博士后丰胜磊、硕士生文慧和刘款为论文的共同第一作者，袁水桥教授为唯一通讯作者。

原文链接：https://journals.biologists.com/dev/article-abstract/150/3/dev201040/286819

亮点报道链接：https://journals.biologists.com/dev/article/150/3/e150_e0301/286822/hnRNPH1-Modulating-transcription-splicing-and

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