哺乳动物通过精子发生(spermatogenesis)产生雄性配子,其基本过程为:睾丸内精原干细胞经过自我更新和不对称有丝分裂分化形成精原细胞,精原细胞经多轮有丝分裂增殖逐步分化为精母细胞,精母细胞通过减数分裂产生单倍体精细胞,精细胞通过变态最终分化为精子。据估计,超过2300个基因参与精子发生过程,但是对于精子发生的具体分子机制,尚未完全阐明。发现和研究参与精子发生的新基因,阐明其功能,揭示精子发生的分子机制,对理解哺乳动物精子发生乃至促进男性生殖健康具有重要意义。在精子形成过程中,单倍体精细胞经历复杂的、由内而外的变化,包括顶体形成、头部塑形、核质浓缩、鞭毛形成等一系列重要的生物学事件,此过程又称为精子变态(spermiogenesis)。生成的精子脱离生精小管腔部,经输出小管、附睾头部、体部,最终到达并储存和成熟于附睾尾部。小鼠精子变态过程中,一个最明显的改变是精细胞细胞核从圆球状转变为长形的、带有钩状的结构。已有报道表明多种具有头部形态异常精子的小鼠均不育,提示正常的头部形态是精子发挥正常功能的重要前提。但调控精细胞头部正确塑形的具体分子机制目前仍不甚清楚。本研究通过CRISPR/Cas9技术制备了Sun3(Sad-1/UNC-84 domain containing 3)敲除小鼠。Sun3缺失后,小鼠精子形态异常、数目降低,雄性小鼠不育,而雌性小鼠生育力不受影响。绝大多数精子顶体定位异常乃至缺失,精子尾部中段形态异常。圆形精细胞向长形精细胞转变时,细胞核不能正确变形,多呈近圆球形,无典型钩状结构。Sun3敲除小鼠精细胞manchette结构无法组装,精细胞凋亡频率上升。综上所述,我们的研究表明SUN3为小鼠精细胞头部正常塑形所必需,SUN3通过控制manchette的组装参与调控精子头部塑形,这些发现为畸形精子的产生提供了新的解释。