附睪精子過渡期間獲得的small RNA對小鼠胚胎發(fā)育至關(guān)重要

哺乳動物精子裝載的 small RNA在發(fā)育過程中發(fā)生顯著改變，因為在附睪的睪丸后成熟過程中，幾波microRNA和tRNA片段被運送到精子。近日，來自美國馬薩諸塞大學醫(yī)學院的研究人員Rando在DEVELOPMENTAL CELL（IF=9.616）發(fā)表了一篇題為“Small RNAs Gained during Epididymal Transit of Sperm Are Essentialfor Embryonic Development in Mice”的文章，他們利用這一發(fā)育過程來探測精子RNA有效載荷在胚胎植入前發(fā)育中的功能。他們使用從近端（頭部）與遠端（尾部）附睪獲得的精子通過卵胞漿內(nèi)單精子注射（ICSI）產(chǎn)生受精卵，然后記錄所得胚胎發(fā)育的表型特征。使用頭部精子產(chǎn)生的胚胎在整個植入前發(fā)育過程中顯著過度表達多種調(diào)節(jié)因子，隨后植入效率低下，并且在植入后很快失敗。值得注意的是，將純化的附睪尾部特異性小RNA顯微注射到頭部衍生的胚胎中不僅完全挽救了植入前的分子缺陷，而且還抑制了植入后的胚胎致死性表型。這些發(fā)現(xiàn)揭示了哺乳動物精子睪丸后成熟過程中小RNA重塑的重要作用，并確定了對精子傳遞的microRNAs有反應的特定植入前基因表達程序。

技術(shù)路線:

主要結(jié)果:
1 多個表觀遺傳調(diào)控因子在附睪頭部來源精子產(chǎn)生的胚胎中（4細胞，8細胞）的過度表達。

                                                                                                                                圖1 實驗路線

                                                                                                                 圖2 睪丸后精子成熟對植入前基因調(diào)控的影響

2 Caput-Derived胚胎在植入后發(fā)育中表現(xiàn)出多重缺陷。

                                                                                                            圖3附睪頭部的精子在移植后早起發(fā)育失敗。

3 睪丸精子和Cauda附睪精子都能夠支持從受精到出生的類似胚胎發(fā)育，而Caput附睪精子獨特地引起調(diào)節(jié)和發(fā)育畸變。

                                                                                                                 圖4 睪丸來源精子產(chǎn)生的胚的分子機制分析

4 在附睪過渡期間獲得的small RNAs挽救Caput-Derived胚的缺陷。

                                                                                                            圖5 Cauda特異性的miRNA恢復Cauda胚的生長
5 Cauda特異性small RNAs拯救了Caput-Derived胚胎的發(fā)育。

                                                                                               圖6 Cauda特異性MicroRNAs，而不是tRFs，可以挽救Caput植入前的缺陷。

                                                  圖7 Cauda特異性小RNAs拯救Caput胚胎的發(fā)展