X染色體起源的逆轉(zhuǎn)座基因RPL10L在精子發(fā)生中的功能及機制研究.pdf

1、哺乳動物的性染色體是從祖先的常染色體進(jìn)化而來，在整個進(jìn)化過程中經(jīng)歷了復(fù)雜的變化。例如，X染色體上的基因數(shù)量在真獸亞綱哺乳動物中還有兩次爆發(fā)性的增長?；虻霓D(zhuǎn)移和重新分配賦予了X染色體的特殊功能。大量研究表明起源于X染色體的逆轉(zhuǎn)座基因在基因組中所占的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于起源于常染色體的比例，這類基因往往定位于常染色體并且具有睪丸特異表達(dá)的特點。科學(xué)家們也提出了一些基于進(jìn)化選擇的假說用于解釋這種現(xiàn)象，包括性別對抗驅(qū)動X染色體失活假說以及減數(shù)分裂性染

2、色體失活補償假說等。然而，這些假說都缺乏直接的實驗證據(jù)。盡管有幾個X染色體起源的逆轉(zhuǎn)座基因已被證實對精子發(fā)生至關(guān)重要，但這些基因與其前提基因的進(jìn)化、表達(dá)及功能相關(guān)性仍未見報道。
　　RPL10L是一個位于常染色體并在睪丸中特異表達(dá)的逆轉(zhuǎn)座基因，它的前體是X染色體上一個核糖體蛋白編碼基因RPL10，它的進(jìn)化發(fā)生在真獸亞綱和后獸亞綱分支后不久的真獸亞綱哺乳動物中。我們選擇RPL10L和RPL10作為模型，詳細(xì)研究它們的表達(dá)模式、分子功

3、能及作用方式，以期深入了解X染色體來源的逆轉(zhuǎn)座基因存在的意義及其進(jìn)化機制。
　　首先，我們利用CRISPR/Cas9的方法制作了Rpl10l敲除小鼠，并發(fā)現(xiàn)雄性個體的精子發(fā)生障礙并且完全不育，具體表現(xiàn)為絕大多數(shù)精母細(xì)胞發(fā)育停滯在減數(shù)第一次分裂前期向中期的轉(zhuǎn)換，沒有減數(shù)分裂后的生殖細(xì)胞產(chǎn)生。其次，RPL10L蛋白特異地參與睪丸細(xì)胞中的核糖體組裝，缺失它的粗線期及雙線期精母細(xì)胞中的核糖體生成減弱并且大量蛋白的含量發(fā)生變化。再次，Rpl

4、10在雌雄小鼠不同組織以及精子發(fā)生的精原細(xì)胞、前細(xì)線期精母細(xì)胞、細(xì)線期及偶線期精母細(xì)胞中廣泛表達(dá)，但在粗線期及雙線期精母細(xì)胞和圓形精細(xì)胞中的表達(dá)量急劇下降;有趣的是，Rpl10l在精子發(fā)生的粗線期及雙線期精母細(xì)胞和圓形精細(xì)胞中特異地高表達(dá)。最后，RPL10敲低的細(xì)胞中核糖體生成受阻并伴隨細(xì)胞周期停滯，RPL10敲除的細(xì)胞無法增殖和存活;而外源導(dǎo)入RPL10L表達(dá)載體能夠補救RPL10敲除細(xì)胞的增殖和存活;更重要的是，Rpl10l啟動子驅(qū)