无精症中染色体脆性位点的定位及其对减数分裂作用机制研究

Chromosome fragile sites（FSs） are non-random chromosomal loci that exhibit chromosomal breakage and/or rearrangement under specific environmental factors. The previous report showed a high frequency of FSs was detected in patients with azoospermia, but the molecular mechanisms of FSs involving the spermatogenesis remain unclear. Previously，230 FSs induced by aphidicolin were characterized using multicolor chromosome banding（MCB）.These results confirmed that the location of FSs was related to balanced chromosomal rearrangements breakpoints in male infertile patients and evolutionary conserved breakpoints, respectively. According to above results, we propose that FSs in patients with azoospermia may locate in regions of chromosomes prone to breakage and influence chromosome behavior in spermatocytes meiosis. To demonstrate this hypothesis, I will plan to clarify expression of FSs in azoospermia with increasing clinical sample size. Moreover, this study will intend to confirm a relationship between FSs and chromosome-breakage hot zone. Furthermore, MCB combined with immunofluorescence techniques will be employed to identify homologous chromosome FSs pairing, synapsis and recombination to reveal a mechanism of meiotic FSs in spermatogenesis. This project will provide a new insight into understanding the relationship between FSs and spermatogenesis, which play a significant role in male infertility.

染色体脆性位点（FSs）是在外界环境影响下出现的非随机染色体缺口和裂隙。FSs在无精症患者中高频率出现，但FSs对精子发生作用的分子机制还不清楚。前期我们利用多色条带技术（MCB）对阿非迪霉素诱导的230个FSs进行分析，发现这些FSs与男性不育患者的外周血染色体平衡易位断裂点和进化保守断裂点具有共定位关系，提示FSs增加染色体重排的风险。因此我们推测无精症FSs增加了染色体异常的可能性，对精母细胞减数分裂过程中染色体行为有影响。本研究拟扩大样本量验证无精症FSs出现规律；通过对无精症FSs的定位分析，明确无精症FSs与染色体断裂易感区之间的关系；运用MCB结合免疫荧光方法揭示FSs对减数分裂中同源染色体配对、联会和重组交换影响的分子机制。本研究为理解FSs与精子发生的关系提供新线索，对阐明男性不育的病因具有重要的意义。

染色体脆性位点是在外界环境影响下出现的非随机染色体缺口和裂隙。染色体脆性位点在无精症患者中高频率出现，但染色体脆性位点对精子发生作用的分子机制还不清楚。本研究揭示染色体脆性位点会增加染色体断裂的可能性，对精母细胞减数分裂过程中染色体行为有影响。首先对无精症染色体脆性位点与不孕不育患者染色体平衡易位断裂点和非人灵长类进化保守断裂点之间的关系进行分析，结果显示虽然无精症染色体脆性位点与不孕不育患者染色体平衡易位断裂点和非人灵长类进化保守断裂点在分子细胞学水平上存在差异性（p<0.05），但有16个位点具有共定位关系。而且无精症患者的染色体脆性位点诱导发生频率高于正常对照组。其中3号同源染色体比其他染色体呈现出更高的断裂频率。该结果也在灵长类动物的3号同源染色体得到确认，多色条带荧光原位杂交结果显示一个保守的染色体断裂点被定位在3p25.1区域。随后进行小鼠生殖细胞的染色体脆性位点诱导探讨对减数分裂过程可能存在的影响，结果显示染色体脆性位点会引起联会复合体产生不连续的间隙（p<0.05），造成未修复的DSB引起的DNA损伤增加和减数分裂重组频率的减少，从而影响精母细胞减数分裂中同源染色体配对、联会、重组交换事件。因此染色体脆性位点除了增加染色体断裂的可能性，还对精母细胞减数分裂过程中染色体行为有影响，增加精子发生障碍的风险。本研究为理解染色体脆性位点与精子发生的关系提供新线索，对阐明男性不育的病因具有重要的意义。