蛋白酶诱导线虫精子细胞产生极性和运动的分子机制

近年来蛋白酶作为信号分子，通过特异位点的切割调节和激活蛋白质功能，启动信号传导的研究越来越受到关注。线虫精子结构简单，功能单一，是研究细胞极性建立和运动的模式材料。蛋白酶Trypsin和Pronase体外诱导线虫精子产生极性和运动，但哪种内源蛋白酶诱导线虫精子的激活目前还不清楚。我们利用线虫输精管末端匀浆液处理精子，同样可以诱导精子极性的建立和运动，并且这种诱导精子激活的能力可被蛋白酶抑制剂所抑制。本项目充分利用线虫精子体外激活的优势，从输精管末端匀浆液中分离，纯化和鉴定具有激活能力的蛋白酶，并研究该蛋白酶酶切靶点，探讨精子激活的信号通路，阐述线虫精子细胞极性产生和运动的分子机制。预期研究结果不仅有利于理解蛋白酶作为信号分子的调控网络，阐明蛋白酶功能失调相关的病理现象；而且促进了人们对男性生殖分子机理的认识，为治疗男性不育，研发无毒的男性避孕药提供理论依据。

本项目主要是研究蛋白酶诱导线虫精子产生极性和运动的分子机理，分离纯化线虫体内诱导精子激活的蛋白酶分子，并研究该蛋白酶分子在诱导精子产生极性，进行激活和运动过程中产生的信号传递网络。主要成果包括：1）从Ascaris雄性线虫输精管末端匀浆液中分离纯化并鉴定诱导精子激活的蛋白酶分子As_TRY-5，并研究了As_TRY-5诱导精子激活的反馈调节机制，相关结果发表在美国科学院院刊PNAS（2012）。2）发现了As_TRY-5诱导精子激活的过程包含了腺苷酸环化酶sAC产生的cAMP信号通路，并在Ascaris线虫精子中分离鉴定了响应碳酸氢根刺激的可溶性腺苷酸环化酶As_sAC，探讨了碳酸氢根与cAMP产生及精子激活之间的调控关系，该工作的论文已基本写完，欲进行投稿。3）在C.elegans线虫中发现了钙信号通路和MAPK信号通路参与了精子极性建立及随后MSP细胞骨架组装的调控过程，相关研究结果已被BBA-Molecular Cell Research（2014）接受发表。4）受邀撰写了线虫精子极性建立以及随后MSP骨架组装的调控机理的研究进展（Protein & Cell，2012）。5）发现了RBBP-6在C.elegans线虫中的同源蛋白RBBP-1调控germline发育过程中细胞分化的相关机理，文章发表于PLos One（2013）。目前已在PNAS等杂志发表SCI文章4篇，培养1名博士后出站，3名博士生毕业。