Shp2蛋白在精母细胞减数分裂中的功能研究

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Shp2(人基因名ptpn11)是一种非受体型蛋白酪氨酸磷酸酶,广泛表达于全身各个组织器官,在多种生长因子介导的细胞质信号通路中作为重要的调控蛋白从而参与细胞增殖、分化、细胞免疫应答以及细胞代谢等生理过程。临床研究证明人类生殖细胞的PTPN11基因突变会导致努南综合征(Noonan syndrom)和豹综合征(LEOPARD syndrom)等相关疾病,患有这些疾病的男性患者大多表现为性腺发育迟缓,不育。这些临床研究揭示了 Shp2在男性精子发生中发挥了重要功能。虽然Shp2在支持细胞,出生前原始生殖细胞中的功能有一定的揭示,但是Shp2在生殖细胞发育中特别是减数分裂启动及其过程中的功能尚需进一步研究和探讨。本文中,我们首次系统的描述了 Shp2在生殖细胞中的动态表达模式,发现Shp2广泛表达于各级生殖细胞中。在精原细胞中高表达于细胞质内,而随着减数分裂的准备和启动,Shp2的表达量明显下降并逐渐进入细胞核继而定位于染色体两端,提示着Shp2在减数分裂中功能的复杂性和多样性。随后我们利用Shp2flox/flox stra8-cre的特异性敲除小鼠模型,在出生后生殖细胞中敲除Shp2,发现敲除小鼠第一波减数分裂严重破坏,生殖细胞大量丢失,Shp2缺失严重破坏精子生成。而通过对敲除效率的详细探究证明由于敲除效率随小鼠年龄的逐渐下降最终导致小鼠弱育。我们通过对幼年小鼠睾丸组织荧光染色发现Shp2敲除后小鼠减数分裂启动提前至出生后第9天进而诱导精母细胞凋亡,减数分裂正常波次紊乱并阻滞在偶线期,接着通过组织免疫荧光染色以及原代细胞QRT-PCR定量分析发现Shp2敲除破坏精原细胞增殖/分化平衡调控。Shp2敲除后减数分裂相关基因提早至精原细胞中表达,但是无法达到正常表达峰值。而原代分离精母细胞核扩展染色证明Shp2敲除导致的提前启动的减数分裂虽然可以正常进行DNA-组蛋白的解构,但是同源重组早期核心RAD51/DMC1复合体无法正常形成,导致减数分裂同源重组失败。同时联会复合体的组装也不完全。这些结果证明了 Shp2在调控减数分裂的正确启动以及减数分裂的过程中发挥着重要作用。
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