Defining Roles of PP1 Phosphatases in Sperm Meiosis
PP1 磷酸酶在精子减数分裂中的作用
基本信息
- 批准号:8015300
- 负责人:
- 金额:$ 18.99万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:
- 资助国家:美国
- 起止时间:至
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AntibodiesBiochemistryBiologyCaenorhabditis elegansChromatinChromosome CondensationChromosome SegregationChromosomesCytologyDNADataDefectDevelopmentDiagnosisDiagnostic testsEmbryoFailureFamily memberFertilityGenesGoalsHumanInfertilityKinetochoresLaboratoriesMale InfertilityMammalsMass Spectrum AnalysisMechanicsMeiosisMethodsMitosisMolecularMolecular AbnormalityMolecular TargetNematodaOocytesOutcomePhosphoric Monoester HydrolasesPhosphorylationPhosphotransferasesProtein DephosphorylationProtein phosphataseProteinsProteomicsPublic HealthPublishingRNA InterferenceResearchResourcesRoleSignal PathwaySignal TransductionSpecificitySpermatogenesisTechniquesTestingTimeWorkbasecohesionfeedinggenetic analysisgenetic regulatory proteinhuman maleloss of functionmalemembermutantprotein functionreproductivereproductive successresearch studysegregationsperm cellsperm functiontool
项目摘要
Sperm meiotic chromosome segregation errors have serious consequences in humans: male infertility,
embryonic lethality, and developmental abnormalities. Many such errors are a consequence of the special
biology of sperm meiotic chromosome segregation. Our goal is to define sperm-specific molecular
mechanisms that compact and segregate paternal DMA properly for reproductive success. In this
application, our objective is to determine how four PP1 phosphatase proteins (GSP-1, GSP-2, GSP-3 and
GSP-4) function in chromosome segregation during sperm formation in the nematode C. elegans. In our
preliminary studies these PP1 phosphatases were identified by proteomic analysis associated with sperm
meiotic chromatin and show conserved function in male fertility and chromosome segregation from C.
elegans to mammals; however, how each PP1 family member controls general meiotic machinery and
implements distinct aspects of sperm meiosis is not known. To define how these proteins function in sperm
meiosis, we will pursue three specific aims. First, because GSP-1 and GSP-2 are associated with both
sperm and oocyte chromatin, we will analyze the loss-of-function of gsp-7 and gsp-2 to differentiate spermspecific
from oocyte-specific functions of GSP-1 and GSP-2. We will also find differences in function of
GSP-1 and GSP-2 from those of GSP-3 and GSP-4 (which are found only on sperm chromatin) in sperm
meiosis. Second, we will characterize PP1 phosphatase interactions with proteins that are known to act in
chromosome segregation, like components of the kinetochore. Kinetochore proteins function in spindle
attachment to DMA and we have found in preliminary studies that some are localized differentially in sperm
versus oocyte meiosis. We will therefore conduct colocalization and coimmunopreciptiation experiments to
find interactions with specific components of the kinetochore and other core segregation machinery. Third,
we will identify signaling pathway components that physically associate with PP1 phosphatases during
spermatogenesis through coimmunoprecipitation and mass spectrometry, followed by feeding RNAi analysis
to pinpoint candidates with roles in fertility similar to GSP proteins. By this approach we will identify not only
signaling pathway members, but also core segregation machinery required to control sperm meiotic
divisions.
Relevance to Public Health: Once sperm-specific functions of PP1 phosphatases in chromosome
segregation have been delineated and molecular targets or regulators of these conserved phosphatases
found, we will have uncovered previously unknown causes of male infertility and reproductive failure.
Because these proteins are conserved from worms to humans, components and mechanisms we uncover
will be important to understanding human infertility.
精子减数分裂染色体分离错误对人类产生严重后果:男性不育、
胚胎致死率和发育异常。许多这样的错误是特殊的结果
精子减数分裂染色体分离的生物学。我们的目标是定义精子特异性分子
正确压缩和分离父本 DMA 以实现繁殖成功的机制。在这个
应用中,我们的目标是确定四种 PP1 磷酸酶蛋白(GSP-1、GSP-2、GSP-3 和
GSP-4)在线虫精子形成过程中的染色体分离中发挥作用。 秀丽隐杆线虫。在我们的
初步研究通过与精子相关的蛋白质组学分析鉴定了这些 PP1 磷酸酶
减数分裂染色质,并在雄性生育力和染色体分离方面显示出保守的功能。
线虫到哺乳动物;然而,每个 PP1 家族成员如何控制一般减数分裂机器以及
精子减数分裂的不同方面的实现尚不清楚。定义这些蛋白质如何在精子中发挥作用
减数分裂,我们将追求三个具体目标。首先,因为 GSP-1 和 GSP-2 都与两者相关
精子和卵母细胞染色质,我们将分析 gsp-7 和 gsp-2 的功能丧失来区分精子特异性
来自 GSP-1 和 GSP-2 的卵母细胞特异性功能。我们还会发现功能上的差异
精子中的 GSP-1 和 GSP-2 与 GSP-3 和 GSP-4(仅在精子染色质上发现)的区别
减数分裂。其次,我们将表征 PP1 磷酸酶与已知作用于的蛋白质的相互作用。
染色体分离,如着丝粒的组成部分。着丝粒蛋白在纺锤体中发挥作用
DMA 的附着,我们在初步研究中发现,有些在精子中存在差异
与卵母细胞减数分裂。因此,我们将进行共定位和共免疫沉淀实验
发现与动粒和其他核心分离机制的特定组件的相互作用。第三,
我们将鉴定与 PP1 磷酸酶物理相关的信号通路成分
通过免疫共沉淀和质谱法进行精子发生,然后进行 RNAi 分析
以确定与 GSP 蛋白类似的生育作用的候选者。通过这种方法,我们不仅可以识别
信号通路成员,也是控制精子减数分裂所需的核心分离机制
部门。
与公共健康的相关性:染色体中 PP1 磷酸酶的精子特异性功能
分离已经被描绘出来,并且这些保守磷酸酶的分子靶点或调节剂
如果发现的话,我们将发现以前未知的男性不育和生殖障碍的原因。
由于这些蛋白质从蠕虫到人类都是保守的,因此我们发现了其成分和机制
对于了解人类不孕症非常重要。
项目成果
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