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西北高原所揭示RNA甲基化修饰调控哺乳动物精原干细胞微环境维持的新机制
2020-10-14 | 【 】【打印】【关闭

  近期,中国科学院西北高原生物研究所杨其恩课题组以小鼠为模型,揭示了RNA甲基化修饰调控哺乳动物精原干细胞微环境维持的新机制。

  成体干细胞命运决定受特殊微环境的严密调控,在大多数组织中,微环境的形成和维持机制并不明确。精原干细胞是一类经典的成体干细胞,是哺乳动物精子发生的基础。精原干细胞自我更新和分化之间的精准平衡依赖于体细胞信号,尤其是支持细胞分泌的生长因子,如GDNF, FGF2和CXCL12等。精原干细胞命运决定异常引起的生殖细胞枯竭可导致不育而生殖细胞过度增殖可引起肿瘤的发生。但目前,支持细胞特异表达微环境因子的转录和转录后调控机制仍然未知。

  N6-methyladenosine (m6A) 是真核生物mRNA一种普遍的转录后修饰,主要由METTL3、METTL14和WTAP形成的甲基转移酶复合体共同催化完成。西北高原所高原生殖生物学科组发现WTAP、METTL3与METTL14在小鼠睾丸细胞中均有分布,但WTAP在支持细胞中特异性高表达。为研究WTAP在支持细胞中的功能,研究团队利用CRISPR/Cas9技术构建了支持细胞条件性敲除Wtap小鼠模型,发现敲除小鼠雄性不育。为分析不育的直接原因,研究团队开展了细胞增殖示踪、形态分析和精原干细胞移植等试验,发现和同窝对照小鼠相比,条件性敲除小鼠精母细胞减数分裂和精子变形未受影响,但未分化精原细胞数量随年龄增长而大幅减少,增殖和分化能力受损,精原干细胞逐渐变少最终枯竭。结合支持细胞m6A测序、转录组与翻译组测序联合分析,研究团队发现,WTAP介导的m6A修饰在支持细胞基因可变剪接、转录与翻译过程中发挥关键作用,尤其直接参与调控精原干细胞微环境因子CXCL12和CSF1的转录,间接影响GDNF的表达。这一调控机制的阐明,为进一步研究RNA甲基化等转录后修饰在成体干细胞微环境维持中的作用提供了重要借鉴,为深入研究哺乳动物精原干细胞和体细胞互作的分子机理提供了新的方向。

  相关研究结果以 WTAP Function in Sertoli Cells Is Essential for Sustaining the Spermatogonial Stem Cell Niche 为题,于10月13日在国际干细胞研究学会和Cell出版社主办的 Stem Cell Reports 杂志以 Article 的形式在线发表。中国科学院西北高原生物研究所贾功雪博士、生物化学与细胞生物学研究所林震博士与西北高原生物研究所博士生闫荣格为共同第一作者,西北高原生物研究所杨其恩研究员为通讯作者。

  该工作得到了国家自然科学基金、青海省自然科学基金项目(团队)的资助。学科组依托中国科学院高原生物适应与进化重点实验室和青海省动物基因组学重点实验室。

  论文链接:https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(20)30376-3

  

支持细胞中WTAP介导的m6A修饰调控精原干细胞命运决定的模式图

支持细胞中WTAP缺失导致精原干细胞库受损与相关基因表达紊乱

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