動物物種的繁衍和遺傳信息的傳遞依賴于生殖細胞。在哺乳動物中，雄性生殖干細胞－精原干細胞具有干細胞的基本特征：自我更新與分化，是研究成體干細胞的經(jīng)典模型，我們的研究圍繞雄性生殖細胞和早期胚胎細胞在發(fā)育過程中如何在時間和空間上通過調(diào)控細胞中的蛋白合成以及蛋白組的維持調(diào)節(jié)和改變細胞的生物學(xué)功能這一問題，揭示細胞在動物發(fā)育生長過程中命運變化的分子機制，并為解析相關(guān)人類疾病的發(fā)生機制提供實驗和理論基礎(chǔ)。組織干細胞生長狀態(tài)的平衡是維持組織功能、延緩器官衰老和促進組織損傷修復(fù)的基礎(chǔ)，因此相關(guān)分子機制的研究在干細胞和再生生物學(xué)中具有廣泛的意義。主要研究內(nèi)容包括：

1. 精原干細胞自我更新與分化的分子調(diào)控機制：精原干細胞穩(wěn)定而持續(xù)的自我更新和分化是動物持續(xù)產(chǎn)生精子的基礎(chǔ)。在前期研究中，我們利用轉(zhuǎn)基因小鼠模型分離、純化了小鼠精原干細胞，并對其基因表達特征做了比較性分析。相比于精原干細胞前體細胞和分化后的生精細胞，精原干細胞具有其特異的基因表達特征和調(diào)節(jié)信號因子。解析它們在精原干細胞自我更新與分化中的作用機制將幫助我們深入理解精原干細胞如何維持生殖細胞的發(fā)育和功能、生殖系統(tǒng)功能的穩(wěn)定和相關(guān)生殖疾病的發(fā)生機制。通過小鼠遺傳學(xué)、生物化學(xué)和細胞生物學(xué)等實驗，我們希望解析精原干細胞中蛋白合成調(diào)節(jié)因子參與調(diào)控精原干細胞生長的作用機制，包括相關(guān)RNA結(jié)合蛋白、信使RNA代謝和蛋白翻譯調(diào)控因子的作用以及它們對精原干細胞自我更新、分化和衰老的影響。

2.精子細胞變形期中精子特異蛋白的表達調(diào)控：小鼠精子細胞發(fā)育可分為三個階段：有絲分裂、減數(shù)分裂和細胞形態(tài)變化。初級精母細胞在完成減數(shù)分裂后進入變形期，通過一系列細胞形態(tài)的變化，包括：細胞核濃縮、頂體和尾部鞭毛結(jié)構(gòu)的形成等，最終產(chǎn)生具有生物學(xué)功能的精子。由于細胞核中染色質(zhì)的濃縮，單倍體精子前體細胞具備有限的基因轉(zhuǎn)錄能力，細胞變形期所需蛋白的表達多依賴于對早期存儲的信使RNA的轉(zhuǎn)錄后修飾和蛋白翻譯調(diào)控。通過對精子細胞特異的蛋白激酶A錨定蛋白AKAP3的表達和功能的研究，我們發(fā)現(xiàn)PKA信號通路和RNA結(jié)合蛋白在其中的潛在作用。結(jié)合生物化學(xué)及分子、細胞生物學(xué)，我們希望闡明PKA信號通路和RNA結(jié)合蛋白如何在精子前體細胞形態(tài)發(fā)生時調(diào)節(jié)信使RNA代謝、蛋白合成以及精子的功能。

3.小鼠早期胚胎發(fā)育中的細胞命運決定：在低等動物，如果蠅和線蟲中，受精后胚胎發(fā)育期的細胞譜系分化（包括生殖細胞）在第一次細胞分裂時已開始，并受到受精卵中存儲的母源因子的影響。這種機制是否在哺乳動物中存在，哺乳動物早期胚胎發(fā)育中細胞的命運是如何決定的？通過對小鼠著床前期胚胎細胞在分子和細胞水平上的比較、分析，我們希望解析哺乳動物早期胚胎細胞間存在的分子和功能上的差異，以及它們在動物早期胚胎發(fā)育時細胞命運決定中的作用。