12月17日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院戚華宇課題組研究揭示了核糖體蛋白通過調(diào)控蛋白翻譯機(jī)器和蛋白質(zhì)量控制維持小雄性生殖細(xì)胞發(fā)育的作用，相關(guān)成果以Proteostasis regulated by testis-specific ribosomal protein RPL39L maintains mouse spermatogenesis為題在線發(fā)表在iScience。 

　　哺乳動(dòng)物雄性配子-精子-是傳遞遺傳物質(zhì)、維持與繁衍物種以及進(jìn)化的基礎(chǔ)。由于精子發(fā)生具有周期性、長(zhǎng)期性和受動(dòng)物體內(nèi)、外環(huán)境因素影響等特點(diǎn)，精子質(zhì)量的控制與遺傳疾病的發(fā)生、生殖健康等具有密切的關(guān)系。成年動(dòng)物，包括人類，在急性損傷（如癌癥的化學(xué)和放射性治療）和年齡的增長(zhǎng)等條件下，生殖細(xì)胞發(fā)育潛力與功能往往衰退并伴隨基因組的遺傳變異，不但造成生殖健康、疾病等問題，而且可通過遺傳或表觀遺傳的方式影響下一代的健康。如何診斷、治療相關(guān)疾病和健康問題，改善和提高生殖細(xì)胞功能是大眾所關(guān)注的問題；由于生殖細(xì)胞是動(dòng)、植物體中唯一在親子代間延續(xù)生存的細(xì)胞類型，對(duì)生殖細(xì)胞發(fā)育調(diào)控機(jī)制的基礎(chǔ)研究也在發(fā)育、干細(xì)胞、再生與衰老等領(lǐng)域具有廣泛的影響。 

　　成年動(dòng)物的精子發(fā)生起始于精原干細(xì)胞，經(jīng)歷有絲分裂、減數(shù)分裂和細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生等階段。近年來研究指出，小鼠及人類基因組中有90%以上的基因在雄性生殖細(xì)胞的發(fā)育過程中將經(jīng)歷表達(dá)、沉默等的調(diào)控，在多數(shù)發(fā)育階段有數(shù)千種不同蛋白的翻譯發(fā)生。生殖細(xì)胞在不同發(fā)育階段如何選擇發(fā)育與功能的調(diào)節(jié)方式？研究組在前期研究中發(fā)現(xiàn)部分RNA結(jié)合蛋白特異性地富集于精原干細(xì)胞中，包括核糖體亞基蛋白，如：RPL39L。通過小鼠遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)以及生物化學(xué)等實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)特定核糖體蛋白對(duì)細(xì)胞中蛋白翻譯機(jī)器具有非組成型（constitutive）的調(diào)節(jié)（regulatory）作用：RPL39L的缺失造成了進(jìn)入分化階段的精原干細(xì)胞的發(fā)育障礙，并在后續(xù)發(fā)育過程中對(duì)精子細(xì)胞的數(shù)量和質(zhì)量產(chǎn)生影響。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，雖然缺少RPL39L的核糖體依然可擔(dān)負(fù)信使RNA的翻譯作用，但細(xì)胞中蛋白合成的效率、新生蛋白的質(zhì)量均受到負(fù)面影響，產(chǎn)生的精子由于線粒體結(jié)構(gòu)和功能的障礙缺少運(yùn)動(dòng)性能。在對(duì)小鼠中雄性性腺的化學(xué)損傷模型的分析中，研究人員發(fā)現(xiàn)，生殖細(xì)胞蛋白組穩(wěn)態(tài)的異常影響了生精細(xì)胞的再生，并使得成年動(dòng)物的精子發(fā)生過程產(chǎn)生退行性變化。 

　　上述研究揭示了核糖體蛋白不僅可做為細(xì)胞中蛋白翻譯機(jī)器的組成部分，且具有調(diào)節(jié)核糖體產(chǎn)生和新生蛋白質(zhì)量控制的作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也揭示了生殖干細(xì)胞在自我更新與分化時(shí)對(duì)細(xì)胞中蛋白合成調(diào)控作用的不同依賴性，為深入研究細(xì)胞中的功能單位-蛋白質(zhì)-合成在細(xì)胞命運(yùn)變化和相關(guān)組織再生的問題提供了基礎(chǔ)。 

　　核糖體蛋白在不同細(xì)胞中具有表達(dá)的異質(zhì)性，然而它們對(duì)蛋白合成的調(diào)節(jié)作用目前仍不完全清楚。在對(duì)RPL39/RPL39L同源蛋白的研究中，研究組在早前的研究中，發(fā)現(xiàn)它們或具有功能上的同源性，并可偶聯(lián)線粒體功能促進(jìn)細(xì)胞的增殖生長(zhǎng)。 相關(guān)研究結(jié)果也于近期發(fā)表于International Journal of Biochemistry and Cell Biology (2021 Oct,139:106070.doi:10.1016/j.biocel.2021.106070)。 

　　研究得到國(guó)家衛(wèi)計(jì)委重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃生殖健康及重大出生缺陷防控研究專項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院再生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、廣東省干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、廣東省自然科學(xué)基金委、廣州生物島實(shí)驗(yàn)室前沿探索項(xiàng)目以及中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院等的支持。相關(guān)實(shí)驗(yàn)得到張小飛課題組和廣州生物島實(shí)驗(yàn)室蛋白質(zhì)中心的合作與幫助。 

　　論文鏈接

　　核糖體蛋白RPL39L調(diào)節(jié)蛋白組穩(wěn)態(tài)維持生精細(xì)胞發(fā)育