小非编码RNA及其相关蛋白在男性不育发生中的作用及其分子机理

Spermatogenic failure is a main cause of male infertility. miRNA/piRNA and associated proteins have recently emerged as key regulators of eukaryotic gene expression, affecting male infertility. We previously identified differently altered miRNA/ piRNAs expression in different types of non-obstructive azoospermia (NOA) patients’ testicular biopsies, which indicated that miRNA/piRNA could contribute to human spermatogenic failure. This project is aimed to: 1) reveal characteristics of human testicular small RNAs by identifying the altered expression profiles of small non-coding RNA in testicular tissues of patients with different types of NOA, and discover those miRNA/piRNAs’ targets and functional pathways in spermatogenesis; 2) identify FMRP associated miRNAs in spermatogonia arrest patients to explain the mechanism of how dysregulation of miRNA processing and targeting affects spermatogonia functions; 3)identify CDK2-MIWI interacted piRNAs to clarify their functions and mechanisms in spermatocyte arrest.4) identify pathways mediated by MYS2 and associated miRNA/piRNA in chromatoid body of testes of oligoozspermia patients. This study will clarify the reason of altered expression of miRNA/ piRNAs and their regulating factors in different types of NOA patients, and provide new clues to personalized diagnosis and treatment for male infertility.

精子发生或成熟异常是导致男性不育的最主要原因，在各种模式生物的研究中已报道miRNA/piRNA及相关蛋白的缺陷可导致雄性不育。本课题组前期工作发现在不同病理类型男性不育患者中miRNA/piRNA表达水平紊乱的程度不同，提示miRNA/piRNA在不同病理类型男性不育患者中的作用机制不同。因此，本项目拟研究：1）建立男性不育患者不同病理类型中差异表达的非编码小RNA表达谱，并鉴定候选miRNA/piRNA的下游功能信号途径；2） 鉴定精原细胞停滞患者中FMRP调控的精子发生相关miRNA及靶向识别调控异常机制；3）阐明CDK2-MIWI在精母细胞调控piRNA功能和减数分裂异常的机理；4）探究CB内MYS2与miRNA/piRNA结合调控途径与精子变态异常的关系。旨在阐明不育患者中miRNA/piRNA表达紊乱的原因，为男性不育个性化的诊疗提供新的线索。

精子发生或成熟异常是导致男性不育的最主要原因，在各种模式生物的研究中已报道非编码小RNA（sncRNA）及相关蛋白的缺陷可导致雄性不育。本项目全面解析了不同病理类型的男性不育患者差异的sncRNA及其作用的信号通路，为精子发生的调控提供了新机制，为男性不育的个性化诊疗提供依据和新的分子靶点。.首先，本项目利用二代测序技术，鉴定精原细胞停滞、精母细胞停滞和寡精症睾丸组织中差异表达的sncRNA，建立了男性不育患者中sncRNA差异表达谱，并着重研究了显著差异的sncRNA在男性不育中的作用。发现miR-320a/383在非梗阻性无精症（NOA）患者中显著下调，长非编码RNA NLC1-C通过与Nucleolin蛋白结合抑制miR-320a/383转录，协同调控精子发生；同时发现miR-320a通过靶向ARPP-19和ERRγ，可显著减弱睾丸癌/乳腺癌细胞对tamoxifen的抗性。发现miR-210和miR-513b在NOA患者中高表达，miR-210靶向NR1D2进而调控炎症因子IL-6，miR-513b通过靶基因IRF2抑制细胞增殖并诱导细胞凋亡，进而引起男性不育。这些研究为男性不育的诊治提供了新的线索。.其次，探究了sncRNA在拟染色质小体（CB）中通过调节mRNA存储和蛋白翻译调控精子发生的机理。通过优化CB的提取技术，鉴定了其中的sncRNA，发现miR-34c和miR-182在CB中高表达，进而发现miR-182通过RNA结合蛋白KSRP和DDX5途径调控Tnp2、Odf1等mRNA的存储；发现CaMKIV通过促进MVH、MIWI与KIF17b的结合维持CB的完整性。发现CB中的RNA结合蛋白MSY2与PAIP1相互作用可激活蛋白翻译。这些研究为精子发生的调控提供了新的机制。.最后，研究了外泌体中的sncRNA在精子发生和男性不育中的作用。通过分离正常与弱精子症精浆外泌体，鉴定出其中的miRNA，发现miR-21-5p，miR-10a-5p等在弱精子外泌体中表达升高。发现睾丸A型精原细胞可分泌外泌体，该外泌体特异性结合精原干细胞，并抑制其增殖；并且其可促进睾酮和LH分泌，表明睾丸外泌体及其中的sncRNA在精原干细胞的分化增殖和性腺轴调控中发挥重要作用。这一研究可为外泌体在男性不育的诊断和治疗中的应用价值提供了前提。