睾丸特异性新基因TSC29的表达调控机制及其功能研究

在本人前一个国基"人和小鼠睾丸芯片差异基因库的生物信息学分析与表达研究"项目中，筛选到一睾丸特异性新基因（TSC29）。该基因在哺乳动物中蛋白质编码序列高度保守，在人和小鼠呈睾丸特异性及年龄依赖性表达，在隐睾症和无精子症患者睾丸中无表达，提示该基因可能在人和小鼠精子发生过程中起重要作用。.本项目拟：1）采用报告基因系统，鉴定TSC29基因核心启动子及关键转录调控元件序列；2）采用特异性DNA亲合层析和质谱分析技术，分离鉴定影响该基因表达的蛋白因子；3）建立TSC29基因敲除小鼠模型，采用RT-PCR、蛋白质印迹、免疫组化、睾丸切片Johnson评分、生精细胞凋亡与增殖检测及小鼠生殖力测定等方法，分析TSC29基因缺失表达后，对小鼠生精细胞发育及生殖力的影响。本项目结果可为进一步阐明TSC29在小鼠精子发生中的表达调控机制及生物学功能提供实验证据，为该基因作为男性不育诊治靶点提供科学依据。

背景：根据世界卫生组织的统计资料，男性因素导致不孕不育的占育龄夫妇不孕不育症的50％。男性不育患者人数逐年上升，男性生殖健康问题越来越受到全社会的关注。而人类精子发生的过程需要一系列睾丸特异性表达基因按时空、有序地参与作用。本项目前期研究，通过基因芯片技术筛选出一个新的睾丸特异性基因TSC29，研究发现TSC29在人和小鼠呈睾丸特异性及年龄依赖性表达，在无精子症和隐睾症患者睾丸组织中表达消失。由此说明，TSC29可能在哺乳动物精子发生过程中具有重要作用。.目的:探讨睾丸特异性新基因TSC29的表达调控机制及其在精子发生中的功能研究。.方法：采用RT-PCR技术、mRNA原位杂交、Western Blot和免疫组化实验技术，检测TSC29基因在小鼠和人睾丸组织的表达特征，并比较正常人与生精障碍患者的表达差异；建立TSC29基因敲除小鼠模型，分析TSC29基因缺失表达后，对小鼠生精细胞发育及生殖力的影响。.结果与结论：TSC29基因为睾丸组织中特异性表达新基因，TSC29 蛋白质定位于睾丸组织中的精母细胞和圆形精子细胞，TSC29在临床无精症患者睾丸组织中表达下降甚至缺失。TSC29是人-小鼠同源性基因，表达在野生型小鼠的睾丸中，并在小鼠睾丸中的表达呈年龄依赖性模式。在COS7和hela细胞系中，TSC29与SUN5的表达存在部分共定位。同时，还发现(aa17-34)突变使TSC29核膜定位消失。成功建立TSC29基因敲除雄性小鼠品系，验证TSC29在成年雄性TSC29+/-、TSC29+/+小鼠睾丸组织中表达，在成年雄性TSC29-/-小鼠睾丸组织中表达缺失。最后，发现Tsc29基因敲除纯合型(-/-)小鼠的睾丸体积和重量无显著差异；异常精子形成率明显增高，生育力明显降低。此外，体外受精实验证明，TSC29–/–小鼠所形成的异常的精子相对于野生型TSC29+/+小鼠所形成的正常的精子而言，受精率和卵细胞融合率明显降低。. 科学意义：深入了解睾丸特异性新基因TSC29在精子发生中的生物学功能及其在人类各种生精障碍类型中的表达变化，对进一步阐明哺乳动物精子发生的分子机理有重要的学术意义，也为临床男性不育症的诊断、预后判断及治疗和计划生育新药的开发提供了新思路。