PP2A Cα在雄性生殖系统中的功能研究

男性不育是生殖健康的重要内容之一，明确发生的病因及其分子机制，探索切实可行的防治对策是我国经济社会发展的重大需求。PP2A是一种重要的丝/苏氨酸磷酸酶,它所介导的去磷酸化在细胞的生命活动中起着非常重要的作用,与真核细胞几乎所有的生命活动都密切相关.近年来的报道显示PP2A在生殖中起着非常重要的调节作用,参与激素合成、精子发生和受精等过程，我们的研究显示，在早期生殖干细胞中敲除PP2A Cα，可导致减数分裂阻滞，精子发生受阻。本研究拟在已有的基础上，采用PP2A催化亚单位PP2A Cα的基因锚定鼠与带有生殖细胞特异性启动子的Cre工具鼠杂交，获得在雄性生殖系统不同时期不同类型细胞中特异性敲除PP2A Cα的小鼠，检测分析PP2A Cα基因敲除后小鼠生殖系统的表型改变，探讨PP2A Cα在雄性生殖系统中的生物学功能及其机制。本研究具有源头创新性。

PP2A磷酸酶家族是哺乳动物体内最大的丝/苏氨酸磷酸酶之一。其结构是一种异源三聚体，由一个结构亚单位A，一个催化亚单位C和一个调节亚单位B构成，调节亚单位B决定了PP2A全酶复合物底物的特异性，而B亚单位有四个家族，每个家族又包含多个成员，在高等真核生物中，A和C两个亚单位都分别有α和β两种亚型。所有亚单位的组合造就了多样的PP2A全酶，它们可能有不同的底物特异性，不同的亚细胞定位，以及不同的组织特异性。PP2A调控多种生物进程，包括DNA复制，致癌的转化，肿瘤抑制，营养感知，细胞周期进程，RNA转录，凋亡和RNA剪切等。.小鼠ppp2ca基因编码PP2A催化亚单位的Cα亚型，在小鼠中全身性敲除ppp2ca基因是胚胎致死的。为研究PP2A在雄性生殖系统中的功能，我们使用了四种Cre工具鼠和ppp2caflox/flox鼠交配，来建立ppp2ca的条件型敲除小鼠模型。.研究发现，使用Prm-Cre、Pgk2-Cre或TNAP-Cre建立的ppp2ca的条件型敲除小鼠模型没有明显异常表型或异常表型只占较小比例，主要可能是由于Cre的表达效率较低，不能满足基因功能的研究要求。相比之下，Ddx4-Cre有较高的表达效率，可以成功建立生殖细胞特异性的ppp2ca敲除小鼠模型用于研究。.我们发现，通过Ddx4-Cre介导ppp2ca在生殖细胞中特异性敲除会导致雄性小鼠不育，小鼠睾丸发育受损，成年小鼠睾丸曲细精管管腔中有大量空泡状结构，生殖细胞发育异常，只可见发育到类似初级精母细胞阶段的细胞和大量染色质异常凝集的细胞散在分布，没有正常形态精子形成，提示精子发生过程受阻滞。另外，在小鼠出生17天时，睾丸中细胞凋亡增多。.我们对PP2A参与精子发生过程的可能机制进行了分析，结果发现在敲除鼠中cohesin的组分Rec8表达降低，与DNA断裂修复有关的BRCA1的表达也明显降低，同时γH2AX的表达明显增高并且在粗线期时在联会复合体上有异常定位。提示PP2A作用机制包括参与第一次减数分裂时姐妹染色单体着丝粒上cohesin的保护以及维持减数分裂中双链断裂的同源染色体的正常重组修复等。.综上，本研究证实了PP2A在雄性小鼠生殖系统中有重要功能。通过对敲除小鼠进行多方面的表型分析，我们明确了PP2A参与雄性小鼠精子发生进程，尤其在第一次减数分裂过程中有关键作用。