Huntingtin基因在精子发生中的功能研究

Huntingtin (Htt) is the pathogenic gene of Huntington (HD), which especially high expressed in brain and testis. Literatures reported that HD patients and mice model were accompanied with phenotype of male reproductive system disorders. Most of the present study about Htt gene focused on Nerve system (NS). However, the function of Htt gene in reproductive system was few known. In order to further investigate the Htt function within testis, Htt knockout (KO) mice model specially towards germ cells were developed in our lab. Our preliminary results demonstrated that there were few mature sperm in the testis of adult KO mice, most of germ cells within testis were arrested as primary spermatocyte, which suggested that Htt gene might be involved in meiosis, and take action in prophase I of meiosis. Our project introduced Htt KO mice as animal model, by using Pathological histology, chromatin spread and immunofluorescence technique，we will study the function and regulatory mechanism of Htt in spermatogenesis. Our study will explore and broaden the understanding of Htt function beyond NS, supply molecular mechanism and potential therapeutical target for male infertile.

亨廷顿基因（Huntingtin，Htt）是亨廷顿舞蹈症（Huntington, HD）的致病基因，在脑和睾丸组织中高表达。文献报道患有HD的病人和小鼠都伴有雄性生殖系统异常的表型，然而目前对Htt基因的研究都集中的神经系统，而对其在生殖系统中的生理功能却一无所知。为了深入研究Htt在睾丸中的功能，我们制备了生殖细胞特异敲除Htt的小鼠，发现成年敲除鼠附睾中完全没有成熟的精子，睾丸中生殖细胞大部分停滞在初级精母细胞，推测Htt可能参与减数分裂过程，并主要在减数分裂前期I中起作用。本项目以Htt敲除小鼠为研究对象，拟采用病理切片染色、免疫荧光和染色体铺片等实验技术，研究Htt在精子发生过程中的功能，探索精子发生过程中的调控机制，试图发现Htt在神经系统以外可能存在的新功能，拓宽我们对该基因的认知和了解，并为男性不育的发生发展机制提供理论依据。

亨廷氏（Htt）蛋白在大脑和睾丸组织中高度表达，在脑和睾丸中敲除Htt敲除后，雄性小鼠不育，同时有临床报道男性亨廷顿病人生殖组织有异常现象。为了研究Htt在精子发生中的作用，我们制备了生精细胞特异性敲除Htt的小鼠，生育实验显示该雄性小鼠不育，组化研究发现Htt敲除小鼠精子发生阻滞。免疫荧光检测发现敲除小鼠曲细精管中出现异常gammaH2AX信号，我们推测Htt可能调控减数分裂过程，但进一步研究减数分裂各期精母细胞后并未发现明显异常。. Tunel检测显示敲除小鼠曲细精管管腔中大量细胞发生凋亡，且主要集中在减数分裂后的精细胞中，猜测Htt敲除后极大地影响了精子发生的减数分裂后阶段。因此通过HE-PAS染色和顶体蛋白AFAF免疫组化检测的方法具体研究精子变形发生异常的具体阶段，确定了敲除组精子发生在精细胞Ⅱ-Ⅲ期出现异常。. 为了研究Htt蛋白参与精子发生的具体机制，我们做了睾丸组织的蛋白定量分析，得到的差异表达蛋白富集于蛋白翻译、DNA组装和雄性不育。IPA分析显示差异蛋白富集于与蛋白翻译相关的Eif2 signaling和与DNA组装相关的Granzyme A signaling等信号通路上。进一步验证差异蛋白的转录水平和翻译水平，结果与蛋白定量数据一致。因此，在雄性生殖细胞中，Htt蛋白可能是通过影响蛋白翻译参与生精过程的。以往研究Htt蛋白，都是着重于研究其突变体的功能以及突变体与亨廷顿疾病的关系，而本项目研究了Htt蛋白在生精过程中的功能，这为野生型Htt蛋白在体内的功能提供了线索，也为男性亨廷顿病人的生殖情况提供了理论依据。