SPATA12基因在精子DNA损伤修复中的作用及分子机制

The repair-deficiency of sperm DNA damage is one of the important reasons leading to male infertility. Chromatin remodeling has been proved to be critical for DNA damage repair. In our previous study, the novel spermatogenesis associated gene 12（SPATA12）was found to be interacted with chromodomain helicase DNA binding protein 2（CHD2）,which is involved in regulating the DNA damage responses at the chromatin level. Thus, our hypothesis is that SPATA12 might play some role in DNA damage repair. In this project, our research is consisted of four parts:(1) Confirm both structural and functional interaction between SPATA12 and CHD2 protein;(2) Investigate the role of SPATA12 in DNA damage based on cellular model of DNA damage;(3) Explore the molecular mechanism of SPATA12 involved in DNA damage repair via ATM-Chk and H2AX-p53 signaling pathway;(4) Analyze the relationship between expression of SPATA12 and human sperm DNA damage. In conclusion, these studies would develop our knowledge on understanding the function of SPATA12 in sperm DNA damage repair, and provide experimental evidence for uncovering the molecular basis of male infertility.

精子DNA损伤修复机制的缺陷是引起男性不育的重要原因之一。其中，染色质重塑对于DNA损伤的修复至关重要。在前期的工作中，我们发现精子发生相关新基因SPATA12与染色质重塑因子CHD2存在相互作用，提示SPATA12可能参与了细胞内DNA损伤的修复。基于此，本课题的研究内容主要包括四个方面：（1）明确SPATA12与CHD2具有结构和功能性的相互作用；（2）建立DNA损伤细胞模型，阐明SPATA12在DNA损伤修复中的作用；（3）探讨SPATA12通过ATM-Chk和H2AX-p53途径参与DNA损伤修复的分子机制；（4）分析SPATA12的表达与人精子DNA损伤的相关性。通过上述研究，以期为深入认识SPATA12在精子DNA损伤修复中的功能，以及探讨男性不育的分子机制提供实验证据。

生殖细胞DNA损伤修复应答的缺陷是引起男性不育的分子机制之一。在前期工作中，通过酵母双杂交系统，我们初步筛选发现染色质域解旋酶DNA结合蛋白CHD2是生精相关基因SPATA12的结合蛋白。已有研究表明CHD2是激酶ATM的底物蛋白之一，并通过与p53相互作用在DNA损伤修复中执行重要功能。由此，我们提出SPATA12可能在DNA损伤修复应答过程中发挥作用的科学假说。根据研究计划，本项目深入研究了SPATA12基因在DNA损伤修复应答中的作用及分子机制，主要包括：（1）进一步从结构与功能上确定了SPATA12与CHD2的相互作用与细胞定位。（2）明确了SPATA12通过促进p53的表达，在UV-C诱导的DNA损伤过程中发挥阻滞细胞周期进程或抑制细胞增殖、迁移的作用；证实了AP-1依赖的SPATA12活化是其对UV-C所致DNA损伤信号响应的关键因素之一。（3）在细胞氧化应激所致的DNA损伤中，发现SPATA12通过降低细胞内ROS和MDA的含量发挥抗氧化损伤功能。此外，发现中药抗氧化单体白藜芦醇能够通过AP-1激活SPATA12的表达，提示白藜芦醇可以作为SPATA12基因的潜在激活剂。（4）以隐睾性不育症为男性生殖细胞DNA氧化损伤的体内模型，发现SPATA12的表达在隐睾症睾丸组织中明显减弱，提示SPATA12可能通过参与细胞氧化损伤应答途径, 对精子发生过程起到保护作用。这些研究成果为深入、全面认识SPATA12基因的功能以及探讨男性不育的发生机制做出了有意义的探索。在项目执行期间，本课题组以第一作者或通讯作者发表研究论文8篇（其中SCI论文4篇，EI论文1篇）；培养研究生6人，其中2人次获得湖南省优秀硕士学位论文奖励。