(Alllex/盖蒂图片社)
我们的 DNA 非常紧密地包裹在我们的细胞核中。 每条染色体都是一个长长的 DNA 分子,包裹在称为组蛋白的蛋白质周围,就像非常小的线轴上的一根非常细小的线。
但精子的排列能力甚至令染色体相形见绌。
“如果正常情况下 DNA 占据的空间与西瓜一样大,那么精子细胞就只有网球那么大,”波恩大学医院发育研究员休伯特·肖尔说。
在人类和小鼠体内,两种称为鱼精蛋白的蛋白质取代了组蛋白,使 DNA 包装得更加紧密,充分利用了每一点空间就像俄罗斯方块游戏中的方块一样。 这个过程称为超冷凝。
这种情况是如何发生的已经相当清楚,但 Schorle 和一组研究人员对超凝结过程进行了更深入的研究,并研究了如果你弄乱其中一种鱼精蛋白 PRM2 会发生什么。
在产生精子的整个过程中,PRM2 蛋白的一部分称为N-末端被切断。 这种切断或分裂似乎对于产生精子至关重要,嗯? 精子。
“因此,正确的 PRM2 切割似乎对于成功复制至关重要,然而,切割的 PRM2 结构域和 PRM2 处理的功能迄今为止尚不清楚,”团队在他们的论文中写道。
为了弄清楚会发生什么,研究人员创造了突变小鼠,其 PRM2 上没有需要去除的 N 末端。 在仔细检查他们的精子后,研究小组发现 PRM2 肯定需要被切成一定大小,因为带有未切割的 PRM2 的小鼠的 DNA 完全崩溃了。
“超缩合过程中过渡蛋白的去除受到损害,”同样来自波恩大学医院的第一作者 Lena Arévalo 说道。
“此外,凝结似乎进行得太快,导致 DNA 链断裂。”
毫不奇怪,这会导致雄性不育,但前提是 PRM2 的两个拷贝(或等位基因)都丢失或损坏。 当其中一个基因丢失时,小鼠仍能保持生育能力。 您可以在下面看到该图。
(Arévalo 等人,PLOS Genetics,2022)
尽管我们还没有任何直接证据证明这种作用在人类身上发挥作用,但人类生育问题有时可能是由 PRM2 裂解问题引起的。 该团队目前正在调查是否属于这种情况。
“只有少数研究小组分析鱼精蛋白在超凝结中的作用,”肖尔说。
“我们是迄今为止世界上唯一一个成功产生和培育 PRM1 和 PRM2 缺陷小鼠品系的实验室,这些小鼠品系现在用于研究这些蛋白质在精子发生中的作用。”
该研究发表于公共科学图书馆遗传学。