热休克蛋白Dnajb8在精子变形中的机制研究

Asthenozoospermia is a major cause of male infertility caused by spermiogenesis defect. We recently found that the expression of Dnajb8 was regulated by transcription factor SOX30. Interestingly, DNAJB8 expression was significantly reduced in sperm in infertile men. DNAJB8 is specifically expressed in testis and localized in the middle piece of the sperm tail. However, its precise role in sperm tail formation and male fertility remains to be identified. In order to determine the role and mechanism of DNAJB8 in spermatogenesis, we carry out the following study: 1) The expression and subcellular localization of DNAJB8; 2) Physiological function of DNAJB8 in spermiogenesis; 3) Identification of DNAJB8 interacting proteins by immunoprecipitation combined with mass spectrometry and proteomic analysis and revealing its molecular mechanism in spermatogenesis. Based on the work from DNAJB8 specifically antibody and gene knockout mice by CRISPR/Cas9, the function of DNAJB8 protein in testis is analyzed, which provides new insights for understanding the pathogenesis of asthenozoospermia.

弱精子症多是由于精子发育异常导致的男性不育。我们前期研究发现，转录因子SOX30调控靶基因Dnajb8的表达。有意思的是，Dnajb8在不育人群精子中的表达显著下降。初步研究表明，DNAJB8蛋白在睾丸中特异表达，定位在精子鞭毛中段，但它是否参与调控精子尾部形成和雄性生育力并不清楚。为了研究DNAJB8在精子发生过程的具体作用机制，我们拟开展以下内容：1）DNAJB8的表达模式和亚细胞定位；2）DNAJB8对精子变形的生理功能；3）用免疫共沉淀联合质谱测定及蛋白组学分析等手段鉴定与DNAJB8相互作用蛋白，揭示其分子机理。基于已积累的工作基础，包括成功制作DNAJB8特异抗体和CRISPR/Cas9基因敲除鼠，本课题将通过详细阐述DNAJB8在睾丸中的蛋白功能，为临床弱精子症的发病原因提供新的科学见解。

配子发生过程相关蛋白的精准调控，包括蛋白翻译、折叠和转运等，对于高质量精子的产生以及异常精子的识别和降解至关重要。DNAJB8属于热休克蛋白DnaJ家族，该家族蛋白广泛参与蛋白质折叠、转运、组装和解离过程。然而，Dnajb8在睾丸精子发生中的作用机制及其与人类生殖相关疾病还未见报道。我们的研究明确了DNAJB8在精子变形晚期表达丰富，定位在精子鞭毛中段。 同时，通过CRISPR/Cas9基因编辑技术成功获得Dnajb8敲除小鼠，表型分析发现Dnajb8缺失雄鼠能够正常发育生长，成年敲除雄鼠与野生型雄鼠的体重和睾丸重量没有明显差异。交配实验显示Dnajb8雄鼠生育力正常。HE染色显示Dnajb8敲除小鼠生精小管各级生精细胞可见，附睾尾精子浓度与野生型雄鼠相似。进一步研究发现，Dnajb8敲除小鼠精原细胞、精母细胞、圆形精子、长形精子数量和分布位置与野生型小鼠无明显差异，且支持细胞数量在两组小鼠中也未见差异。此外，Dnajb8敲除小鼠生精管腔的直径和面积相较于野生型小鼠均未发生明显改变。通过TUNEL染色发现Dnajb8敲除小鼠生精管腔凋亡细胞数量以及发生凋亡的管腔数均与野生型小鼠无明显差异。分析DNAJB家族各蛋白表达模式发现DNAJB8和DNAJB3以及DNAJB7表达模式相似，提示可能DNAJ蛋白家族在调控男性生育中存在冗余机制。