Stk33基因在精子发生障碍中的作用与机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    81771641
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    56.0万
  • 负责人：
    郭雪江
  • 依托单位：
    南京医科大学
  • 学科分类：
    H0405.精子发生异常与男性不育
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Male infertility usually shows impaired spermatogenesis, in clinics it mainly appears as oligozoospermia, asthenozoospermia and/or teratozoospermia, and the most severe appearance is non-obstructive azoospermia. Although many genes have been found to be essential for spermatogenesis, most of them didn’t have evidence in impaired spermatogenesis in clinical patients. Our laboratory previously found the same nonsense mutation of Stk33 in different individuals in patients with non-obstructive azoospermia, which could lead to premature stop of protein translation. Using knockout mice, our preliminary studies showed that Stk33-/- mice had abnormalities of spermatogenesis, decreased number of spermatids together with apoptosis, and male sterility. According to these preliminary data, Pex3 might play essential functions in impaired spermatogenesis. This study will use knockout mouse models and mouse mutants simulating disease mutants in patients, proteomics analysis, genomic analysis and clinical male infertility samples, in vivo and in vitro experiments, with the aim to systemically reveal the functions and mechanisms of Stk33 in impaired spermatogenesis, to characterize its roles in male infertility, and to provide new clues for genetic causes and development of diagnosis methods for male infertility.
男性不育通常表现为精子发生障碍，临床上显示为少弱畸形精子症，其中最严重的是非梗阻性无精子症。虽然在动物模型中发现很多基因调控精子发生，但绝大部分未能找到人类精子发生障碍相关的证据。本实验室前期围绕非梗阻性无精子症全外显子测序发现Stk33基因在不同的个体存在相同的无义突变，导致蛋白编码区提前终止，小鼠中敲除Stk33基因初步研究显示可导致雄性不育，睾丸中精子细胞数量减少伴随凋亡，提示Stk33可能是精子发生障碍重要调控基因。本研究拟使用小鼠敲除模型与模拟临床疾病突变的小鼠基因突变模型，利用蛋白质组学、基因组学方法和临床不育人群资源，体内体外实验相结合，系统阐明Stk33基因在精子发生障碍中的作用和分子机制，阐明其与男性不育的关系，为男性不育的遗传学病因解析和诊断提供新思路。

结项摘要

本项目围绕无精子症测序发现的无精子症突变相关激酶Stk33在精子发生中的作用开展研究。利用CRISPR/Cas9技术构建Stk33基因敲除模型，发现Stk33-/-雄性小鼠不育，其精子头部与尾部出现明显畸形，且精子数目在VII-VIII期出现明显下降；单精子胞浆注射（ICSI）实验发现Stk33-/-精子呈现卵子激活障碍和早期胚胎发育异常。.利用睾丸蛋白，进行STK33体外激酶反应蛋白质组学研究，发现一系列底物磷酸化位点，氨基酸基序富集分析得出其潜在底物磷酸化位点具有一定的基序特征，在+2位有氨基酸Y的富集。鉴定的STK33下游底物蛋白包括AKAP3、AKAP4、Dpy19l2等多个精子形成关键蛋白。进一步研究发现，STK33相互作用蛋白AKAP3和AKAP4在Stk33-/-精子中表达量下降，提示二者为STK33激酶在精子发生过程中重要的下游磷酸化底物。Dpy19l2缺失精子中卵子激活关键蛋白PLCZ1下调，其下游通路可能在Stk33缺失的卵子激活异常中发挥一定的作用。Stk33-/-小鼠睾丸磷酸化修饰谱鉴定1087个异常修饰磷酸化位点，主要富集在纤毛发生相关蛋白，其中辐轮蛋白RSPH3b磷酸化修饰水平异常下调。果蝇中dRSPH3与RSBP5相互结合以稳定轴丝结构，该蛋白磷酸化异常可能在Stk33-/-精子的尾部异常中发挥重要调控作用。.构建的模拟临床精子发生障碍无义突变的Stk33KI雄性小鼠生育异常，精子发生障碍；而将雌性Stk33-/-小鼠与雄性Stk33KI小鼠交配得到Stk33-/KI小鼠相对于Stk33KI小鼠则呈现为更为严重的精子数量减少和精子畸形表型，表明该无义突变可能在临床男性不育精子发生障碍中具有重要意义。.本项目围绕Stk33激酶在精子发生中的功能开展了系统深入的研究。研究结果有助于完善生殖生物学理论，揭示男性不育的病理机制，为男性不育提供新的候选诊断靶标。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（2）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Generation of isogenic single and multiplex gene knockout mice by base editing-induced STOP
通过碱基编辑诱导 STOP 产生同基因单基因和多重基因敲除小鼠
  • DOI：
    10.1016/j.scib.2018.07.002
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Science Bulletin
  • 影响因子：
    18.9
  • 作者：
    Guang Yang;Tianyu Zhu;Zongyang Lu;Guanglei Li;Hao Zhang;Songjie Feng;Yajing Liu;Jianan Li;Yu Zhang;Jia Chen;Xuejiang Guo;Xingxu Huang
  • 通讯作者：
    Xingxu Huang
Proteomic Analysis of Dpy19l2-Deficient Human Globozoospermia Reveals Multiple Molecular Defects
Dpy19l2 缺陷型人类球精子症的蛋白质组学分析揭示了多分子缺陷
  • DOI：
    10.1002/prca.201900007
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Proteomics - Clinical Applications
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Guo Yueshuai;Jiang Jiayin;Zhang Haotian;Wen Yang;Zhang Hao;Cui Yiqiang;Tian Jianyu;Jiang Min;Liu Xiaofei;Wang Gaigai;Li Yan;Hu Zhibin;Zhou Zuomin;Sha Jiahao;Chen Daozhen;Yang Xiaoyu;Guo Xuejiang
  • 通讯作者：
    Guo Xuejiang
Quantitative proteomic biomarkers from extracellular vesicles of human seminal plasma in the differential diagnosis of azoospermia
人精浆细胞外囊泡定量蛋白质组生物标志物在无精症鉴别诊断中的应用
  • DOI：
    10.1002/ctm2.423
  • 发表时间：
    2021-05
  • 期刊：
    Clinical and Translational Medicine
  • 影响因子：
    10.6
  • 作者：
    Yao L;Guo Y;Zhang X;Xu C;Wang Y;Liu X;Wang Y;Li Y;Qi Y;Sha J;Qin C;Yang X;Guo X
  • 通讯作者：
    Guo X
精子发生过程中翻译后修饰的蛋白质组学研究进展
  • DOI：
    10.13294/j.aps.2020.0007
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    生理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    祝天喻;李妍;刘小飞;齐雅玲;郭雪江
  • 通讯作者：
    郭雪江
CircAST: Full-length Assembly and Quantification of Alternatively Spliced Isoforms in Circular RNAs.
CircAST：环状 RNA 中选择性剪接异构体的全长组装和定量。
  • DOI：
    10.1016/j.gpb.2019.03.004.
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Genomics Proteomics Bioinformatics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Wu Jing;Li Yan;Wang Cheng;Cui Yiqiang;Xu Tianyi;Wang Chang;Wang Xiao;Wang Xiao;Jiang Bin;Wang Kai;Hu Zhibin;Guo Xuejiang;Song Xiaofeng
  • 通讯作者：
    Song Xiaofeng

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  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    0.3
  • 作者：
    胡丽珍;韩平;郭雪江;沙家豪
  • 通讯作者：
    沙家豪
中国在翻译后修饰的生物信息学研究领域的进展与前瞻
  • DOI：
    10.16288/j.yczz.15-003
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    遗传
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘泽先;蔡煜东;郭雪江;李骜;李婷婷;邱建丁;任间;施绍萍;宋江宁;王明会;谢鹭;薛宇;张子丁;赵兴明
  • 通讯作者：
    赵兴明

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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

        graph TD
          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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