E3泛素连接酶TRIM42及其家族成员在男性不育症中的作用和分子机制研究

Spermatogenic disorder is one of the main factors leading causes of male infertility. Recent studies have found that E3 ubiquitin ligase in numerous cells play an important role in the process of cell life, and their abnormal expression was closely related to the occurrence/development of many diseases. In this study we have found that E3 ligase TRIM42 and their family members were highly expressed in the germ cells of mice and humans testis. However, the mechanism of TRIM42 and their family members in the spermatogenesis and ubiquitin regulatory mechanism are not clear. Therefore, it is necessary to study the TRIM42 and their family members expression, localization and function in spermatogenesis and molecular mechanism combined with clinical data. In order to elucidate the molecular mechanism in spermatogenesis and pathogenesis, we build the TRIM knockout mice models combining with the patients who with idiopathic male infertility and/or testicular cancer etiology and pathology and the mutation of the TRIM family gene. Through the above research and further clinical data analysis, the present project will provide an important novel information to further understand to molecular mechanism underlying the abnormal expression and mutation of TRIM family gene in male infertility and testicular tumor. This research will do as a diagnostic standard, which can provide a reliable basis for clinical diagnosis and treatment.

精子发生障碍是导致男性不育的主要因素之一。研究证实E3泛素连接酶在细胞生命过程中起着重要的作用，它们的表达异常与许多疾病的发生发展密切相关。前期研究我们发现E3连接酶TRIM42及其家族成员在人和小鼠睾丸生殖细胞中高度表达。然而，它们在精子发生过程中的作用和调控机制尚不清楚。因此，有必要结合临床病例，通过对TRIM42及其家族成员在睾丸细胞中的表达、定位和功能进行研究，来探讨它们在精子发生过程中的作用和分子机制。同时，结合特发性男性不育症患者、睾丸肿瘤患者的病因和病理，构建基因敲除小鼠，以阐明TRIM42及其家族成员在人类精子生成过程中的分子机制和致病机理。通过上述研究和临床数据分析，以揭示TRIM42 及其家族成员的表达异常和突变在男性不育症和睾丸肿瘤疾病中的作用机制，这有可能作为一个临床诊断标准为上述疾病的诊断和治疗提供理论依据。

精子发生障碍是导致男性不育的主要因素之一。研究证实E3泛素连接酶在细胞生命过程中 起着重要的作用，它们的表达异常与许多疾病的发生发展密切相关。本课题我们利用CEO数据库结合生物信息学分析，筛选出在人和小鼠基因组中表达的408和398个注释的泛素连接酶编码基因。接着，我们利用多种分子生物学手段着重研究了E3泛素连接酶基因TRIM27、TRIM42及其家族成员在人和小鼠睾丸生殖细胞中的作用和分子机制。同时，利用酵母双杂交、质谱分析、外显子测序和全基因组测序筛选和验证特发性男性不育病例中TRIM27/TRIM42遗传多态性、突变位点和与TRIM27/TRIM42相互作用的蛋白基因以及密切相关的突变基因。研究发现了一些与TRIM42/TRIM27相互作用的蛋白和密切相关的突变基因（如RAN148,ZFP92, RanBP9, RanBP3, FAM9B, FAM46C和DPY19L2）一并进行了研究。研究发现TRIM27与SLX2相互作用一起参与了小鼠精子发生和精母细胞减数分裂的进程；TRIM42与TRIM27相互作用一起参与了人类精子的发生和圆形精子分化的过程；TRIM27/TRIM42的有害突变与男性不育症之间存在着密切联系；RAN148具有E3泛素连接酶活性,参与了精细胞的分化进程；ZFP92定位在生精细胞的细胞核中，参与了生精细胞的增殖和分化的进程，它的缺失和突变与精子发生异常密切相关；RanBP9、RanBP3和FAM9B都是定位在生精细胞的细胞核和/或细胞质中，研究证实它们与精子和卵子发生密切相关；Fam46c基因敲除小鼠发现，其生成的精子没有头部，表现为无头精子症。通过进一步研究发现，它是精子和卵子受精所必须的。测序还发现DPY19L2的突变也会导致圆头精子症，影响精卵结合。总之，通过上述研究和临床数据分析，我们发现了TRIM27，TRIM42及其家族成员和与之密切相关的基因（如RAN148，ZFP92, RanBP9, RanBP3, FAM9B, FAM46C和DPY19L2）在精子发生、分化和精卵结合过程中起着重要的作用，它们的缺失和突变与精子发生异常和男性不育密切相关。通过进一步深入的分子机制研究，这有可能作为一个临床诊断标准为上述疾病的诊断和治疗提供理论依据。