睾丸支持细胞Uhrf1基因缺失致雄性不育的分子基础及机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81901567
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0422.生殖系统/围生医学/新生儿疾病研究新技术与新方法
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Structural and functional abnormalities of Sertoli cells (SCs) are closely related to male infertility. It has been suggested that the dysregulation of epigenetic modifications, in particular the DNA methylation, are involved in the development of male infertility. However, the underlying epigenetic mechanisms need to be further investigated. The epigenetic regulator UHRF1 has well-established roles in the maintenance of DNA methylation, and therefore contributes to several physiological and pathological processes including cell cycle, differentiation, embryonic development and tumorigenesis. Of note, the role of UHRF1 in testis development and spermatogenesis has not been reported yet. We previously discovered the unique temporal and spatial expression pattern of UHRF1 in SCs during testis development in mice. We successfully generated a conditional knockout mouse model with SCs-specific deletion of Uhrf1 gene. Interestingly, we observed that the ablation of Uhrf1 in SCs caused damage to the morphological structure of SCs, induced DNA hypomethylation in SCs, and led to infertility in male mice. This project intends to use knockout mice and their primary SCs, using high-throughput sequencing and other molecular technologies to reveal the effects of the ablation of UHRF1 in SCs on genomic DNA methylation and proteomics, to identify key proteins interacting with UHRF1. This research will uncover the biological functions and molecular mechanisms of UHRF1 underlying the cross-talk between SCs and germs cells during spermatogenesis. Our overall goal of this project is to provide novel insights to enhance our understanding of the epigenetic mechanisms underlying the regulation of spermatogenesis by SCs, thus putting forward a new theoretical basis for the targeted therapy for idiopathic azoospermia.
睾丸支持细胞(SCs)结构和功能异常与男性不育的发生密切相关,以DNA甲基化为代表的表观遗传改变参与以上病理过程,但确切机制尚不清楚。DNA甲基化调控因子UHRF1参与调控细胞周期、分化、胚胎发育及肿瘤发生等生理病理过程,但UHRF1与睾丸发育和精子发生的关系尚未见报道。申请人前期研究发现UHRF1在小鼠睾丸组织SCs中呈时空特异性表达;条件性敲除SCs中Uhrf1基因导致SCs形态结构异常、DNA低甲基化和小鼠不育,由此推测UHRF1在SCs分化发育中发挥重要作用。本项目拟采用基因敲除小鼠及其原代SCs,应用高通量测序等技术检测Uhrf1基因敲除对SCs基因组DNA甲基化和蛋白组的影响,验证与UHRF1互作的关键蛋白质,阐释UHRF1在SCs和生精细胞“交互对话”过程中的生物学功能及分子机制,为SCs调控精子发生的表观遗传修饰机制和特发性无精子症的靶向治疗提供新的理论依据。

结项摘要

睾丸支持细胞 (Sertol cells, SCs) 结构和功能异常与男性不育的发生密切相关,以DNA甲基化为代表的表观遗传改变参与以上病理过程,但确切机制尚不清楚。DNA甲基化调控因子UHRF1参与调控细胞周期、分化、胚胎发育及肿瘤发生等生理病理过程,但UHRF1与睾丸发育和精子发生的关系尚未见报道。本项目研究小鼠SCs中UHRF1在精子发生中的作用,同时,探讨SCs中Uhrf1对SCs结构和功能的影响及其构筑的生精微环境调控生精细胞发生的具体分子机制。我们发现UHRF1在人和小鼠睾丸部分不成熟SCs中表达,而在成熟SCs中不表达,体外促增殖环境可诱导成熟原代SCs中UHRF1重新表达。SCs中Uhrf1敲除导致雄性小鼠睾丸体积明显变小,生殖细胞凋亡、数量减少、大量不成熟生殖细胞从生精小管上皮脱落,从而造成雄性不育,但SCs中UHRF1缺失对早期生精细胞增殖分化不产生影响。SCs中Uhrf1敲除后,SCs的增殖能力在P3至P5时期降低,之后增殖能力无明显改变,后期分化成熟相对有所延迟;Uhrf1敲除的SCs极性消失,F-actin分布紊乱,在圆形精子周围大量异常聚集,尤其是在精子发生的第I-VIII期;同时Uhrf1 缺失导致SCs内脂滴异常堆积,脂代谢异常,睾丸血-睾丸屏障受损,SCs与生殖细胞粘附与沟通遭破坏;Uhrf1缺失的SCs中与细胞外基质构成和细胞黏附相关基因大部分表达显著上调,同时伴随部分转座子的异常激活,尤其是IAP转座子;过表达细胞外基质和细胞黏附相关基因同样会破坏SCs骨架结构及SCs-生殖细胞间连接,导致大量不成熟SCs从生精小管上皮脱落。Uhrf1作为表观遗传调控因子主要调控SCs的DNA甲基化,控制SCs细胞外基质和细胞间黏附相关基因的甲基化水平,调节SCs和生殖细胞间连接和沟通,对精子发生是必需的。SCs中UHRF1功能一旦缺失,SCs细胞微观结构、细胞极性及脂质代谢受损,进而诱发SCs-生殖细胞连接沟通出现障碍,最终导致生殖细胞大量脱落,精子发生异常和雄性不育。虽然我们在本项目中揭示了UHRF1同样在人不成熟SCs中表达,但其具体的作用机制还有待在临床研究中进一步去验证,从而更好地为临床男性不育的诊断及治疗提供理论性指导。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
The Activated AMPK/mTORC2 Signaling Pathway Associated with Oxidative Stress in Seminal Plasma Contributes to Idiopathic Asthenozoospermia.
与精浆氧化应激相关的激活的 AMPK/mTORC2 信号通路导致特发性弱精子症
  • DOI:
    10.1155/2022/4240490
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    OXIDATIVE MEDICINE AND CELLULAR LONGEVITY
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cao, Nannan;Hu, Chunhui;Xia, Bintong;He, Yan;Huang, Jiaolong;Yuan, Zhicheng;Deng, Jie;Duan, Peng
  • 通讯作者:
    Duan, Peng
A Hydrogen Bonds-Crosslinked Hydrogels With Self-Healing and Adhesive Properties for Hemostatic.
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  • DOI:
    10.3389/fbioe.2022.855013
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    FRONTIERS IN BIOENGINEERING AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Yu, Han;Xiao, Qiaohong;Qi, Guilin;Chen, Feixiang;Tu, Biyue;Zhang, Suo;Li, Yinping;Chen, Yun;Yu, Hui;Duan, Peng
  • 通讯作者:
    Duan, Peng
Iodine excess induces hepatic, renal and pancreatic injury in female mice as determined by attenuated total reflection Fourier-transform infrared spectrometry
衰减全反射傅里叶变换红外光谱法测定碘过量会导致雌性小鼠肝、肾和胰腺损伤
  • DOI:
    10.1002/jat.4242
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Applied Toxicology
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Guo Yang;Hu Chunhui;Xia Bintong;Zhou Xianwen;Luo Sihan;Gan Ruijia;Duan Peng;Tan Yan
  • 通讯作者:
    Tan Yan
Curcumin sensitizes carboplatin treatment in triple negative breast cancer through reactive oxygen species induced DNA repair pathway
姜黄素通过活性氧诱导的 DNA 修复途径使三阴性乳腺癌的卡铂治疗变得敏感。
  • DOI:
    10.1007/s11033-022-07162-1
  • 发表时间:
    2022-01-25
  • 期刊:
    MOLECULAR BIOLOGY REPORTS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Wang, Genjin;Duan, Peng;Liu, Feng
  • 通讯作者:
    Liu, Feng
Single-Cell Transcriptomics-Based Study of Transcriptional Regulatory Features in the Non-Obstructive Azoospermia Testis.
基于单细胞转录组学的非梗阻性无精子症睾丸转录调控特征的研究
  • DOI:
    10.3389/fgene.2022.875762
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    FRONTIERS IN GENETICS
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Tang, Xiao-juan;Xiao, Qiao-hong;Wang, Xue-lin;He, Yan;Tian, Ya-nan;Xia, Bin-tong;Guo, Yang;Huang, Jiao-long;Duan, Peng;Tan, Yan
  • 通讯作者:
    Tan, Yan

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其他文献

DNA甲基化调控在慢性病发生、发展过程中的作用
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    段鹏

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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