REGγ通过调控P53对雄性生殖发育中的作用及分子机制研究

REGγ was reported to degrade an intact protein in mammalian cells , which pioneered the study for the biological fuctions of REGγ-proteasome. With further studies,REGγ has been implicated to play important roles in many biological and pathological processes. This project was initiated following a comparative analysis of tissue specific expression of REGγ in mice. We have discovered for the first time that REGγ is required to maintain normal reproductive function in male vertebrate animal. REGγ-/- mice display reduced sperm account, smaller litter size when crossed with wild-type female, and degeneration in seminiferous-tubules with aging. We found perfect colocalization of REGγ with the marker, PLZF, of spermatogonia stem cells (SSC) in testes at postnatal day 8. In an immortalized SSC cell line, depletion of REGγ by siRNA knockdown resulted in attenuated expression of PLZF. In deed, SSC in REGγ-/- testes was reduced. Further analysis suggested that the REGγ-p53 pathway might be involved in the regulation of male reproductive system. However, there are many questions to be addressed, such as how and when, as well as to what extent, REGγ exert its function to regulate SSC. We have designed a series of experiments to elucidate the molecular mechanisms by which REGγ regulates male reproduction. Successful execution of this proposed research will provide novel insights to the development of drugs for human diseases with male reproductive defects.

REGγ能在细胞内降解完整底物蛋白的报道，使 REGγ蛋白酶体领域进入了功能研究的时代。随着研究深入,发现 REGγ可能在许多生理及病理过程中发挥重要功能。本项目研究始于分析小鼠不同组织中 REGγ丰度,首次发现了 REGγ在雄性生殖发育中的重要功能及其可能的机制。REGγ-/-小鼠精子数减少，致妊能力下降，睾丸组织随年龄而出现退行性变化；P8 天小鼠睾丸中 REG γ仅表达于精原干细胞；体外精原干细胞敲除 REGγ后，干细胞标志 PLZF 表达下调；REGγ -/-小鼠中精原干细胞减少；该现象可能受 REGγ-p53 通路调控。这些初步结果提示 REGγ可能通过影响精原干细胞的自我更新调控雄性生殖发育。我们拟通过一系列实验进一步证实REGγ在雄性生殖发育中的重要功能，揭示其分子机制，为雄性生殖疾病的药物开发提供新思路。

随着生活方式改变及环境变化，男性不育患者数量急剧增加，其中精子密度下降是造成男性不育的主要原因之一。蛋白酶体激活因子REGγ是蛋白酶体激活因子REG家族成员蛋白，可催化蛋白水解酶降解细胞内蛋白及短肽，调控下游通路。我们的前期研究表明，REGγ基因敲除后雄性小鼠合笼产仔数量明显下降、致妊能力降低，且REGγ敲除雄性小鼠精子密度显著低于野生型雄性小鼠，这提示REGγ基因缺失可降低雄性小鼠精子密度。本项目以此为基础，使用REGγ敲除小鼠模型、不同细胞系及大量少精症患者精液及睾丸穿刺样本，深入研究REGγ相关的调控功能及相关机制，为男性不育的治疗提供新方向。.本项目的研究内容主要包括以下几个方面：REGγ与男性不育的关系、利用REGγ敲除模型研究雄性生殖发育的表型、REGγ敲除模型的组织学研究、利用精原干细胞模型研究 REGγ影响生殖发育的机制、阐明REGγ调控雄性生殖发育过程中对p53的依赖性、揭示p53调控PLZF表达的分子机制。针对上述内容，我们进行了详细缜密的实验设计，得出了满意的实验结果，实现了预期的课题科研产出。我们的研究表明，REGγ缺失后小鼠睾丸组织PLZF表达水平降低；而PLZF对于精原干细胞的发生发展具有重要作用；同时精原干细胞凋亡水平上升。随后，我们发现REGγ通过P53调控以上过程。进一步的结果表明，P53与PLZF启动子结合并负调控PLZF。随后开展的挽救实验对以上结果进行了验证，在细胞及动物水平上，p53基因的衰减或缺失可以部分恢复REGγ缺失带来的小鼠精子数量下降的现象。.本项目结合国内外严峻的人口形势，以实际问题为突破口，创新性的从蛋白酶体激活因子REGγ为出发点，针对其对雄性生殖发育过程的调控及相关机制开展详细缜密的研究，为男性少精症等不育疾病的诊断和治疗提供了新的思路和方向。