附睾中microRNA与雄激素受体的相互调控机制研究

Epididymis is an important male reproductive organ responsible for sperm maturation, storage, protection and transport. All these physiological functions depend on the strictly temporal and spatial expression of epididymal genes. Androgens regulate multiple biological processes by targeting numerous genes through binding to androgen receptor (AR), thus they are critical for the development and the physiological functions of epididymis.There are some reports about the regulation of coding genes by androgens, but there is no report of non-coding RNA regulated by androgens in epididymis. Moreover,as the mediator of androgen actions, AR itself should be regulated strictly, but the regulation mechanisms remain unclear in epididymis so far. On the other side, recent ten years studies have shown microRNAs (miRNA), just like transcription factors, play vital roles in modulating a wide variety of biological processes by targeting hundreds of genes. However, the function studies of miRNAs in epididymis are rare and the studies on miRNA itself expression regulation are blank. So, the aims of this project is to investigate the mechanisms by which how AR or miRNA is regulated in epididymis. We will identify those miRNAs regulated by androgen receptor and will investigate which miRNAs can regulate the expression and transcriptional activity of androgen receptor in epididymis. The prospective results of this project will help to explore the mechanisms of AR or miRNAs itself being regulated and the interaction between AR and miRNAs, and also to better understand the complexity of gene regulation in epididymis.

附睾是负责精子成熟、储存、保护和运输的重要男性生殖器官，其正常功能的维持依赖于一系列基因严格的时空秩序表达。雄激素通过雄激素受体（AR）靶向众多基因而调控多种生物学过程，其对附睾的发育和生理功能的维持至关重要。虽然雄激素调控附睾mRNA的研究已有大量报道,但其对附睾非编码RNA调控研究仍为空白。而且，AR 作为雄激素作用的中介物质, 其自身表达应该受到严格的调控，但在附睾中，这种调控机制尚不清楚。另一方面，近十多年的研究表明microRNA（miRNA）也可通过靶向成百上千个基因而调控多种生物学过程。然而，附睾中miRNA的研究刚刚起步，而miRNA本身的表达如何被调控的研究未见报道。因此，本课题拟从AR与miRNA的相互调控角度来研究它们自身在附睾中的表达是如何被调控的。此项研究将填补附睾中AR与miRNA自身表达调控机制研究的空白，有助提高人们对附睾基因表达复杂调控网络的认识。

基因表达调控可以分为多个水平，如转录因子主要参与的转录水平调控、microRNA参与的转录后水平调控。这些不同层次的表达调控分子相互作用，相互影响，组成异常复杂的调控网络从而协同完成机体的各种生理活动。该课题以男性重要生殖器官——附睾作为研究对象来研究转录因子与非编码RNA之间的相互调控关系，以期对复杂基因表达调控能有进一步的了解。雄激素是作用于附睾最重要的激素，作为雄激素的受体 （AR）的这一核转录因子对于附睾发育及生理功能极为重要。因此本项目研究通过RNA高通量测序在建立正常附睾小RNA,包括microRNA,piRNA及长链非编码RNA表达谱的同时，还鉴定了受雄激素及其受体调控小非编码RNA及长链非编码RNA。而且我们还首次分析了受雄激素调控的可变剪接，发现了附睾中一些新的转录本，这是以往芯片检测不能发现的。这一比较完整的雄激素转录调控图谱的建立有助于加深我们对附睾复杂基因表达调控的认识。这些工作也为今后附睾中RNA的研究工作奠定了基础，开拓了新的方向。. 本课题的另一个重点是研究了一个受雄激素调控的、附睾生皮细胞增殖相关的microRNA与雄激素受体 （AR）之间的调控关系。研究发现作为转录因子的雄激素受体AR在附睾上皮细胞中能通过直接作用于miR-29a附近的调控元件而直接抑制miR-29a的表达，而miR-29a也能反过来通过CDC42/p85α-p53信号通路及IGF1信号通路抑制AR的表达。体外细胞水平及整体动物实验均证明了miR-29a与AR之间存在这种相互制约的调控关系。这种负反馈调控环路可能有助于维持附睾上皮细胞内环境的稳态。实验结果也表明AR 除了直接结合基因组DNA直接调控基因转录外，可能也通过microRNA来介导转录后水平的调控；同样，microRNA除了在转录后水平直接结合mRNA来调控mRNA的稳定性或mRNA的翻译外，也可通过调控转录因子的表达水平，从而扩大其调控范围。本研究结果也让我们认识到精子成熟的调控是异常复杂的，男性不育病因也可能是极为复杂的，因此临床诊断需要比较全面的收集相关病理、生化资料，以提高临床诊断的准确性。