以转基因小鼠为模型探讨LanCL1基因对生育能力和精子活力的影响及其机制

Decreased semen quality in men is an important health problem that impedes population continuation. LanCL1 plays an important role in maintaining the balance of oxidation-reduction reaction, and is highly expressed in brain and testicular tissues. In the previous study, after the knockout of LanCL1 gene, the reproductive ability of male mice was significantly reduced, with the normal amount of semen concentration, and the significantly decreased sperm activity. Based on LanCL1-/- mice, this project aims to analyze the expression and localization of LanCL1 gene in testicular tissues with the RNA-seq and other molecular biological techniques, as well as the influence of PI3K/AKT signaling pathway on the antioxidant effect of sperm, and further explore the influence of LanCL1 gene on fertility and sperm motility and its mechanism.

男性精液质量降低是阻碍人口延续的重要的健康问题。羊毛硫氨酸合成酶C类似蛋白1（LanCL1）在维持机体氧化还原反应平衡中有重要作用，在脑和睾丸组织中高表达。前期研究中，LanCL1基因敲除后，雄性小鼠的繁殖能力明显降低，检查发现精液浓度正常，而精子活力明显下降。本项目拟基于LanCL1-/-小鼠，利用RNA-seq等分子生物技术手段，分析LanCL1基因分析在睾丸组织中的表达及定位，及PI3K/AKT信号通路对精子抗氧化作用的影响，深入探索LanCL1基因对生育能力和精子活力的影响及其机制。

不孕症可能影响全球15%的夫妇，不孕症指的是婚后1年或更长时间内没有避孕措施而无法自然生育孩子。约60%的不育症是由男性因素引起的。从1938年到1990年，男性精子数量每年下降约1%，从1940年的113*106mL-1下降到1990年的66*106mL-1。此外，精子下降率在2000年以后增加到每年2.64%。LanCL1基因在睾丸中特异性高表达，可能影响精子的发育。为了了解LanCL1基因在睾丸中的潜在功能，本研究构建了转基因LanCL1敲除小鼠。进行小鼠繁育实验、精液分析和睾丸组织单细胞RNAseq检测。免疫荧光图像证实LanCL1基因主要表达于精子发生的终末阶段。LanCL1基因显著影响雄性小鼠的生殖能力和精子活力。单细胞RNAseq证实LanCL1基因在精母细胞和精子细胞中高表达。下调LanCL1基因表达可促进M2型巨噬细胞极化，维持睾丸稳态。此外，LanCL1基因可通过P53信号通路、PPAR信号通路等多种途径影响生殖细胞和基质细胞，干扰精子发生的正常过程。然而，LanCL1基因对睾酮合成和血清睾酮水平没有影响。本研究弥补了LanCL1基因在单细胞水平睾丸组织中的作用，为今后独立研究单个细胞和细胞之间的相互作用奠定了基础。同时也为男性不育的基因诊断和靶向治疗提供了理论依据。