Phenomics表型组学前沿论坛第三十三期“RNA调控在精子形成及男性不育中的新功能”圆满举办

来源:上海国际人类表型组研究院 发布时间:2022-12-01

2022年11月29日晚,由上海国际人类表型组研究院、Phenomics表型组学期刊、复旦大学人类表型组研究院、中国生物物理学会表型组学分会共同举办的生命天眼论:Phenomics表型组学前沿论坛第三十三期顺利开讲。本次论坛特别邀请了中科院上海生化细胞研究所研究员刘默芳研究员,作了主题为“RNA调控在精子形成及男性不育中的新功能”的精彩报告。论坛由复旦大学附属妇产科医院张锋教授主持。来自全国的3700余名专家、学者线上参加了本次论坛。

刘默芳研究员

刘默芳,博士,中科院上海生化细胞研究所研究员、PI。2000年于中科院上海生化所获博士学位;2000-2006年在NIH/NCI、Johns Hopkins博士后研究;2006年回上海生化细胞所工作。主要从事RNA调控在精子发生和男性不育及肿瘤中的新功能机制研究,取得了系列开拓性的原创研究成果,包括首次证明piRNA调控通路异常是男性不育新病因、揭示了精子细胞翻译调控新机制等;

刘研究员曾担任科技部重点研发计划“RNA-蛋白质机器在哺乳动物遗传信息表达中的调控功能与机制”等项目首席科学家,以及Cell Res、JBC、BOR等学术期刊编委、中国生化与分子生物学会RNA专业委员会主任。曾入选国家杰出青年科学基金、 国家“万人计划”科技创新领军人才等,曾获谈家桢生命科学创新奖、全国妇幼健康科学技术奖自然科学一等奖等荣誉。发表论文80余篇,其中以通讯/共通讯作者发表论文38篇,包括Science、Cell (2篇)、New Engl J Med、Nat Cell Biol、Mol Cell、Dev Cell、Cell Res等,他引5124次;成果入选“国家重点研发计划重大科技成果”、“中国生命科学十大进展”、“中科院科技亮点成果(2次);作为RNA调控与生殖领域主要引领者之一,曾受邀在Nat Rev Mol Cell Biol发表长文综述,系统总结了生殖细胞特异性piRNA的研究进展。

张锋教授

论坛开始,主持人张锋教授代表主办方对莅临的嘉宾及观众表示热烈欢迎,并对论坛的三个主要主办方上海国际人类表型组研究院(IHPI)、Phenomics表型组学期刊、复旦大学人类表型组研究院(HuPI)做了简要介绍,对演讲嘉宾刘默芳研究员做了隆重介绍。

报告中,刘默芳研究员首先从男性不育的社会问题开始阐述,强调揭示男性不育的致病原因及机理,可为相关男性不育症的精准医疗提供理论基础和方法策略。刘老师指出遗传突变与基因表达异常是男性不育的重要病因,其中RNA调控在精子发生的多个阶段中起到了重要作用,同时有超过1500个RNA结合蛋白、多种非编码调控RNA在睾丸特异性表达,因此进一步探索RNA调控对于理解雄性生殖细胞发育具有重要意义。

其次,刘老师重点介绍了团队在PIWI/piRNA调控通路基因突变与男性不育相关性的研究工作。刘老师团队在5位不育症患者中发现了PIWIL1新突变,即在PIWI家族蛋白中有一个piRNA的插入元件(PIWI-Ins),通过后续研究发现PIWI-Ins元件决定了与MIWI结合piRNA的3’端和长度是小鼠精子形成和雄性生殖必需。后续在国外团队发现的PIWI/piRNA通过沉默转座元件维持生殖细胞基因稳定性和完整性的研究基础上,刘老师团队通过研究发现piRNA/MIWI在小鼠精子细胞中对靶mRNA发挥了双重调控作用,PIWI-Ins加长对小RNA结合轨道piRNA3’ 延伸配对有助于对靶基因的调控效率,该发现解决了长期困扰此领域研究人员的两个关键问题。再次,刘老师阐述了其研究团队基于piRNA通路相关的基因研究进展。其中刘老师团队发现人piRNA加工酶PNLDC1基因突变会导致男性不育,结合前期研究刘老师强调piRNA调控通路异常是男性不育的新病因,相关工作已发表在NEJM上。

接着,刘老师解释了精子的发育过程,并指出翻译调控是精子细胞中主要的基因表达调控方式。抑制状态的mRNA如何在精子细胞中翻译激活是一直困扰该领域研究人员的基础问题。刘老师团队通过小鼠实验证明了piRNA/MIWI的参与可以激活球形精子细胞中的mRNA翻译。对于后期精子细胞中的mRNA翻译如何激活,刘老师团队通过分离筛选小鼠睾丸组织中的蛋白质翻译组分,挖掘了后期精子细胞的翻译结合蛋白FXR1。针对FXR1展开研究发现,FXR1与翻译因子互作、结合mRNA在后期精子细胞中发挥作用,同时FXR1的缺失会导致其结合的mRNA翻译进程受阻,从而导致小鼠的生精异常与不育。在结构上,FXR1在后期精子细胞上呈颗粒状且附着核糖体,同时FXR1具备相分离的能力,该能力不仅为靶mRNA翻译所必需,同时对于后期精子细胞翻译和精子形成也具有必要性。Science期刊的同期展望专评中高度评价了刘老师团队针对FXR1的相关进展对于理清体内颗粒结构的生物学功能具有重要意义,相关研究也已发表在Science期刊上。

在精彩的报告后,刘默芳研究员还与观众们展开了热烈讨论。观众们非常踊跃地提问,刘老师也对每个问题作了详细的解答。

如有位观众提问:“刘老师,请问您们是怎么从众多差异的基因中选出FXR1并开展研究工作的?”刘老师答复:“我们在小鼠睾丸中分离筛选后发现有12个RNA结合蛋白呈现上调趋势,其中就有FXR1,同时我们知道FXR1与FMRP同属一个family,而FMRP在神经元翻译调控中起到重要作用,因此我们就针对FXR1进行了后续研究 。”

生命天眼论:Phenomics表型组学前沿论坛将持续为大家提供高质量的讲座,第三十四期生命天眼论:Phenomics表型组学前沿论坛将于12月6日(下周二)晚上20:00-21:30举行,届时将由中国科学院动物研究所刘光慧研究员,带来主题为“衰老的编程与重编程”的报告。敬请各位同仁关注!

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