Nature|我国科学家发现控制雄性生殖能力的特异性核糖体

核糖体是高度复杂的细胞器，主要功能是按照mRNA指令将遗传密码翻译成氨基酸序列及构建蛋白质聚合物。在蛋白质合成的调节中，核糖体已经被证明是具有异质性的。然而，精子形成过程中的翻译是否由特定的核糖体完成尚不清楚。并且我们目前对核糖体异质性的精确调控机制仍然知之甚少。

2022年12月14日，南京医科大学沙家豪、郭雪江及中国科学院生物物理研究所秦燕共同通讯在Nature （IF:69.504） 发表题为A male germ-cell-specific ribosome controls male fertility的研究论文，该研究揭示了一种能够调控雄性生育能力的精子特异性核糖体——Ribosome^ST ，并对其调控机制进行了解析。

研究详述

首先，研究人员利用蛋白质组学对来自9个小鼠组织中的核糖体蛋白质异质性进行了分析，发现核糖体Ribosome^ST在睾丸组织中的含量明显多于在其他组织中的含量。通过对所有细胞群的qPCR分析和绝对蛋白定量分析，发现体细胞中Rpl39蛋白和mRNA水平均较高，而Rpl39l不表达。从精原细胞到精细胞，Rpl39l的mRNA和蛋白水平逐渐升高，而Rpl39水平逐渐降低。表明核糖体蛋白（ribosomal protein， RP）同源蛋白的差异表达在精子发生过程中的核糖体异质性中起着关键作用。

接下来，研究人员利用敲除小鼠来评估Ribosome^ST的功能。用PRM靶向定量分析发现Ribosome^ST−/−生殖细胞中RPL39代偿性上调。雄性Ribosome^ST−/−小鼠的表型分析显示，与野生型小鼠相比，睾丸尺寸更小，睾丸/体重比更低，异常精子头尾比例增加，严重不育，累积出生的活仔数量显著减少。分析附睾尾精子时，发现Ribosome^ST−/−小鼠的精子数量、运动性和进行性运动性降低等。而雌性Ribosome^ST−/−小鼠表现出正常的生育能力。总之，研究人员通过基因敲除小鼠验证表明，Ribosome^ST对雄性小鼠的生育能力至关重要。

雄性生殖细胞中蛋白质的折叠对精子的形成非常重要。研究人员通过对小鼠肾脏和睾丸核糖体进行冷冻电镜结构分析发现，和Ribsosome^Core相比，Ribosome^ST具有不同大小和电荷的核糖体多肽出口通道，新形成的多肽链通过该通道折叠成最终形状。通过对L39L型核糖体（Ribosome^ST）和普通L39型核糖体（Ribosome）进行超分辨cryo-EM结构分析发现，核糖体大亚基新生肽链通道上的重要成分L39替换成L39L后，通道会变宽很多，且有利于精子发生过程中大量正电蛋白的产生。

研究结论

该研究发现了一种雄性生殖细胞特异性核糖体RibosomeST能够控制雄性生育能力，并且发现其与雄性生殖细胞特异性蛋白RPL39L一起发挥功能。为男性生殖能力的诊断及治疗带来了新思路。

使用产品

本研究使用了碧云天抗荧光淬灭PVP封片液、RIPA裂解液(中)、辣根过氧化物酶标记山羊抗兔IgG(H+L)、辣根过氧化物酶标记山羊抗小鼠IgG(H+L)、抗荧光淬灭封片液和Doxycycline hyclate (盐酸强力霉素)多款产品。

产品信息：

货号	产品名称	产品包装
P0123-5ml/25ml	抗荧光淬灭PVP封片液	5ml/25ml
P0013C	RIPA裂解液(中)	100ml
A0208	辣根过氧化物酶标记山羊抗兔IgG(H+L)	1ml
A0216	辣根过氧化物酶标记山羊抗小鼠IgG(H+L)	1ml
P0126-5ml/25ml	抗荧光淬灭封片液	5ml/25ml
ST039A	Doxycycline hyclate (盐酸强力霉素)	1g