非编码RNA对哺乳动物精子发生过程的调控

摘要：

精子发生始于精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs),SSCs一部分自我更新,另一部分首先分裂形成Asingle(As)型精原细胞,进而形成Aparied(Apr)型精原细胞和Aaligned(Aal)型精原细胞;随后,Aa1型精原细胞再发育为A1 A4型精原细胞、 中间型精原细胞以及B型精原细胞;B型精原细胞有丝分裂可形成初级精母细胞,经历前细线期、 细线期、 偶线期、 粗线期,再经减数分裂形成次级精母细胞;当圆形精子细胞形成之后,则经细胞核浓缩等过程形成晚期的细长型成熟精子,随之最终变形成为精子.这一复杂的生理过程需要相关基因的适时表达,并受到转录和转录后水平的调控.研究表明,多种类型的非编码RNA(ncRNAs)在精子发生过程中发挥着重要作用.ncRNAs包括微小RNAs(miRNAs)、 与Piwi蛋白相互作用的RNAs(piRNAs)、 长链非编码RNAs(lncRNAs)、 环状RNAs(circRNAs)以及内源性小干扰RNAs(endo-siRNAs)等.这些ncRNAs的表达具有细胞组织特异性和发育阶段特异性,可从时间和空间上精确调控精子发生的整个过程miRNAs是一类长约21-25 nt的内源性非编码单链RNA分子,广泛存在于各种生物中,其形成至少需要Drosha和Dicer等两种RNA酶的参与,可降解靶mRNA或抑制靶mRNA翻译,对SSCs干性的维持、 自我更新和分化的调控以及生殖细胞减数分裂和精子发生过程具有重要的调控作用.此外,精子发生过程中,在生殖细胞不同阶段所表达的基因也可调控miRNAs的生成加工过程.piRNAs是2006年发现的一种新的小RNA,长度约24-32nt,其作用与Dicer酶无关,能够与生殖细胞特异性蛋白Piwi蛋白家族成员结合,进而行使生物学功能,其主要表现为:在表观遗传水平和转录后水平沉默转座子、 反转座子等基因组移动遗传元件,维持生殖细胞自身基因组稳定性和完整性,调控生殖细胞增殖、 减数分裂及精子发生过程.LncRNAs是一类长度大于200 nt的ncRNAs,其生成加工过程与mRNA类似,并且与mRNA有着相似的结构.不同来源的lncRNAs可通过转录前与转录后多种机制进而调控SSCs的干性及分化,并且调控生殖细胞凋亡.有些lncRNAs还可调控miRNAs的表达,进而调控精子发生过程.circRNAs是区别于传统线性RNA的一类新型RNA,在不同物种中具有保守性,在组织及不同发育阶段呈特异性表达其生成加工方式与其序列相关,同一基因位点可通过选择性环化产生多种circRNAs进而发挥功能.研究表明,circRNAs可结合miRNAs从而调控生精过程.相对于其他ncRNAs,endo-siRNAs的生成加工方式更为简单,并有着与miRNAs相同的作用方式,在精子发生和雄性生殖中扮演着重要角色.文中结合最新的研究进展,综述了几种ncRNAs的生成及其在精子发生过程中的调控作用,旨在为精子发生过程中ncRNAs的进一步研究提供参考.

关键词：精子发生、非编码RNA(ncRNAs)、调控作用

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分类号：R39;S85

资助基金：国家自然科学基金31572401, 31272439;中国博士后科学基金第56批面上资助项目2014M560809;陕西省博士后科研项目

在线出版日期：2017-03-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：380-390