在哺乳動物中，精子與卵子為遺傳物質的傳遞提供了載體。然而，精子形成過程中仍有許多謎題尚未破解。近日，中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心與上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院及國內外多家實驗室合作研究發(fā)現(xiàn)，RNA結合蛋白FXR1可通過液-液相分離激活小鼠后期精子細胞中mRNA的翻譯，保障精子形成過程的正常進行。該成果于北京時間8月12日凌晨在線發(fā)表于國際學術期刊《科學》。

研究團隊以小鼠為模式動物展開此項研究。研究發(fā)現(xiàn)，一個RNA結合蛋白FXR1在小鼠睪丸中特異性高表達，并且大量出現(xiàn)在后期精子細胞的蛋白質翻譯機器中。在生殖細胞中敲除Fxr1基因后，小鼠睪丸中與FXR1結合的mRNA翻譯活性降低、蛋白表達明顯減少；小鼠則表現(xiàn)為無精、雄性不育。進一步研究發(fā)現(xiàn)，精子細胞中FXR1與多個翻譯相關因子存在相互作用，并在體內形成一種動態(tài)且可招募大量mRNA的液滴結構?，F(xiàn)有理論認為，此類液滴結構通常是某些生物大分子（如蛋白質或核酸）在細胞內達到一定濃度后，形成獨立于周圍環(huán)境的無膜亞細胞器結構，以執(zhí)行特定生化反應或生物學過程，其形成過程稱之為液液相分離，該現(xiàn)象普遍存在于真核生物細胞。隨后，通過體外實驗證明，F(xiàn)XR1具有顯著的液液相分離能力。研究人員由此推測，F(xiàn)XR1可能通過液液相分離形成上述液滴結構，進而參與mRNA的翻譯激活過程。

為了驗證這一猜想，研究人員在體外培養(yǎng)細胞和體內精子細胞中分別測試了FXR1液滴形成能力與mRNA翻譯活性的關系。研究結果顯示，破壞FXR1的液滴形成能力將導致mRNA翻譯活性降低。隨后，研究人員利用CRISPR-Cas9結合半克隆技術，進一步將小鼠生殖細胞中的FXR1突變?yōu)闊o法形成液滴的FXR1變體，發(fā)現(xiàn)該小鼠生精細胞中mRNA的翻譯活性明顯降低，小鼠表現(xiàn)為無精、雄性不育。

該研究揭示了小鼠后期精子細胞中由FXR1液液相分離介導的mRNA翻譯激活新機制，有助于進一步認識復雜的精子發(fā)生過程，為不育診斷和治療提供理論依據(jù)。

來源：央視新聞