热休克蛋白90与人精子功能的相关性及其分子机制研究

热体克蛋白90（Hsp90）是一种高度保守的分子伴侣蛋白，具有辅助蛋白胞内运输、维持细胞功能、蛋白质降解、细胞信号调控等重要的生物学功能。尽管Hsp90在动物睾丸精子发生阶段有所研究，但是Hsp90与人受精紧密相关的精子功能有哪些联系尚不清楚。我们预实验发现，Hsp90存在人成熟精子中，定位于人精子颈部和尾部中段。该部位通常与精子活力，特别是精子超激活运动及其受精能力相关。因此，本项目将围绕Hsp90与精子受精密切相关的运动、获能、顶体反应和精卵融合等关键环节进行研究，同时探讨Hsp90在不同温度条件下和精子获能期间变化情况，并进一步阐明其可能的分子机制：Hsp90是否通过胞内钙离子、孕酮受体参与人精子获能和顶体反应，从而影响精子受精。本研究旨在揭示Hsp90在受精生物学中的重要功能，进一步阐明人类受精机制，为不明原因性男性不育诊治提供新的科学依据，为开发避孕药物提供新的策略。

热休克蛋白90（Heat shock 90，Hsp90）在客户端蛋白的成熟、信号转导、蛋白质折叠和降解及形态演变热均起关键作用，然而在人类精子上是否存在及其功能尚不清楚。因此本项目的研究目的是揭示Hsp90对人精子功能影响的分子机制。为此我们按照申报书设计的技术路线及研究计划进行了研究，取得了主要研究结果：（1）发现Hsp90存在于人精子中及其在不同条件下的表达变化规律。采用间接免疫荧光染色技术发现Hsp90主要定位在人精子颈部、中段和尾部区域，并且在获能条件下它的表达随着孵育时间的延长而增加，用蛋白质免疫印迹分析发现Hsp90特异性抑制剂格尔德霉素抑制这种表达增加。（2）首次证明Hsp90参与精子获能期间的胞内钙平衡。使用多功能酶标仪监测负载Fluo-3 AM的精子，第一次观察到通过特异性抑制剂格尔德霉素可显著降低人精子获能期间的胞内钙浓度。（3）发现Hsp90参与精子获能期间蛋白酪氨酸磷酸化的调控作用。免疫印迹分析表明格尔德霉素以剂量依赖的方式增强包括Hsp90的几种蛋白酪氨酸磷酸化。（4）发现Hsp90与孕酮诱导的精子获能相关。用格尔德霉素处理获能期间的精子，发现只有在孕酮存在的条件下发挥作用。（5）发现Hsp90与孕酮诱导的精子活力及超激活运动相关。采用金霉素染色和计算机辅助分析精子方法评价在孕酮有无情况下格尔德霉素对人精子功能的影响，发现在没有孕激素存在情况下，格尔德霉素不影响精子获能、超激活和精子活力，只有存在孕酮情况下才可以。（6）证明了Hsp90参与人精子氧化应激。Hsp90表达水平在不同浓度过氧化氢作用下存在差异，并且在相同浓度下随时间变化而变化。（7）发现Hsp90与精子获能期间胞内苏氨酸磷酸化相关。格尔德霉素或17－AAG处理获能期间的精子，可以减弱精子获能期间胞内苏氨酸磷酸化。（8）我们还研究了潜在男性新型避孕药Adjudin抑制精子获能和受精的分子机理以及男性生殖相关蛋白CFTR。本研究为Hsp90在精子功能发挥作用上提供了新的见解，为深入揭示人类受精机制提供了重要科学依据，为不明原因性男性不育提供新的诊治思路，为设计避孕药提供新策略。受本项目资助已发表论文6篇，其中SCI论文3篇，获国家专利授权1项。