非梗阻无精症敏感基因 U2A 差异作用于精原细胞mRNA 剪接的机制研究

Nonobstructive azoospermia (NOA), a common but poorly understood cause of male infertility in humans. Our previous works showed that spermatogonia lacking a spliceosome factor U2A specifically fail to undergo the spermatogonia differentiation and proper splicing for some mRNA, leading to disruption of spermatogenes resulting in Non-obstructive azoospermia (NOA). However, the molecular mechanism of how U2A differentially acts on mRNA splicing and expression in spermatogonia remains largely unknown. Thus, it is very necessary to perform this project with the following aims. 1) To characterize the cis information recognized differentially by U2A in spermatogonia. 2) To uncover the interacting protein DSP1 to regulate U2A differentially acting on mRNA splicing. 3) To determine the molecular mechanism about U2A differentially acts on mRNA splicing in spermatogonia. This project will not only provide us insights into the mechanisms about specific gene splicing in germ cells, but also promote us understanding the development of spermatogonia. Importantly, it could offer valuable information for prevention and treatment of NOA in humans.

非梗阻无精症是一类常见的男性不育症，对其致病机制了解得不多。我们前期工作表明，剪接体外围组分U2A特异调控果蝇精原细胞的分化，差异作用于精原细胞mRNA的剪接，并且是人类非梗阻无精症的易感基因(PNAS 2016)。然而U2A作为剪接体的一个外围固定组分，如何差异地作用于精原细胞中特定的剪接信号，影响特定类型基因的剪接，其具体的分子机制仍然未知。因此，本项目将开展以下研究：1)阐明U2A差异作用于精原细胞mRNA剪接的序列识别特点和相关信息；2)鉴定U2A差异作用于精原细胞mRNA剪接的反式调控因子DSP1等；3)明确DSP1等调控U2A差异作用于精原细胞mRNA剪接的分子机制。本项目将提高我们对精原细胞中剪接体识别和调控机制的认识，深入揭示临床非梗阻无精症与剪接体差异调控mRNA剪接的相关性，并为临床非梗阻无精症的诊断和治疗提供线索。

发育的本质是发育基因受到发育信号的控制，产生有序的时空表达，从而形成特定的基因表达网络，指导细胞的命运决定与分化。RNA加工（RNA剪接和修饰）是基因表达的核心调控环节。我们前期工作表明，剪接体组分U2A特异调控果蝇精原细胞的分化，差异作用于精原细胞mRNA的剪接，该差异剪接可能受到mRNA假尿苷修饰的调控。本项目研究RNA剪接相关的RNA修饰机制，基本上按照研究计划展开。假尿苷修饰的鉴定方法一直存在稳定性差、背景高等技术问题，我们初步发展了基于抗体的假尿苷修饰测序方法，并通过全转录组假尿苷测序，进行了系统、全面的生物信息学分析，初步发现假尿苷修饰特异富集于mRNA的3′末端；同时敲降假尿苷合成酶，可以特异影响mRNA 3′末端的选择性剪接加尾，并对相关机制的研究进行了探索。目前相关研究结果还在整理和进一步验证中。另外，我们还同时在RNA m6A修饰方面开展了一些相关工作，绘制了人类胎儿主要组织的全转录组m6A图谱，并揭示m6A的发育调控特征；发现m6A直接逆向调控组蛋白去甲基化的现象，并阐明其机制。这些结果为研究RNA修饰包括假尿苷修饰在生殖发育相关疾病中的功能机制提供了线索。