睾丸特异表达蛋白ASB17在精子释放过程中的功能研究

Spermiation is an important biological process during spermatogenesis. The major goal of spermiation is to disassemble the apical ES in preparation for the eventual disengagement of mature spermatozoon into the lumen; however, the underlying mechanism is largely unknown. In our previous work, we successfully constructed proteome profiles for human and mouse testis, and identified a series of testicular preferential expressed proteins. Among them, we focused on a functional unknown ubiquitination associated protein, ASB17. We found ASB17 was a testicular specific expressed protein and mainly located in the ES junctions. Deficiency of ASB17 in mouse showed abnormal ES disaggregation and spermiation failure, and finally caused male infertility. Moreover, we found the expression of ES protein, RAI14, was significantly increased in ASB17-deficient testis, while its ubiquitination level was markedly decreased. In this study, we will explore the molecular mechanism of how ASB17 regulates RAI14 via ubiquitination pathway in-depth, thus, elucidating the function of ASB17 during spermiation. This study will help to understand the role of ubiquitination during spermiation and provide theoretical basis and molecular targets for diagnosis and treatment of male infertility.

精子释放是精子发生过程中的一项重要生物学事件，其主要目的是通过顶端ES的解聚使得成熟精子能够释放到生精管腔中，然而其中的调节机制仍不甚清楚。本实验室在前期工作中成功构建了人和小鼠睾丸蛋白表达谱系并鉴定到一系列潜在睾丸优势表达蛋白，其中我们关注到一个功能未知的泛素化相关蛋白—ASB17。我们发现ASB17在小鼠睾丸中特异表达并主要定位于睾丸的ES连接。缺失了ASB17的小鼠表现为ES解聚异常，精子释放障碍，最终导致雄性不育。进一步研究发现ES连接蛋白RAI14在ASB17缺失的睾丸中显著增加，而其泛素化水平明显降低。因此，本研究将在上述基础上深入探讨ASB17通过泛素化途径调节RAI14的分子机制，从而揭示ASB17在精子释放过程中的功能。该课题的开展将有助于深入理解蛋白质泛素化修饰对精子释放过程的调控作用，并为男性不育的诊疗提供理论依据和分子靶标。

精子发生是一项高度复杂的生物学事件，受到来自转录水平、翻译水平、乃至翻译后水平的精密调控。蛋白质的泛素化修饰是翻译后修饰常见的类型。ASB家族是一类具有E3泛素连接酶活性的蛋白家族，它与适配蛋白elongin B/C、支架蛋白CUL2/5等相互作用进而形成ECS复合体,从而发挥E3泛素连接酶的功能，介导底物的降解。在本研究中，项目负责人利用基因敲除小鼠模型揭示了ASB家族成员—ASB17在精子发生过程中的重要作用。我们发现ASB17在睾丸中特异表达，并定位于睾丸的ES连接。Asb17-KO小鼠表现为少精症、ES连接结构紊乱、精子释放障碍。进一步研究发现，ASB17可以与ES连接相关蛋白ESPN相互结合，并且通过泛素化途径降解ESPN，从而促进成熟精子的释放。此外，本研究还发现了ASB17在basal ES中的底物，并且分别通过小鼠和果蝇这两种模式动物验证了底物的功能。最后，我们还探究了ASB家族基因与男性不育的关联性，发现ASB9基因突变会引起男性严重少、弱、畸形精子症，导致不育。本研究不仅有助于进一步理解泛素连接酶在精子发生过程中的重要作用。同时，也为男性不育症的诊断和治疗提供新的靶标。