论文部分内容阅读
模式动物果蝇的睾丸是一个用来研究生殖干细胞以及精子发生过程的理想模型。成熟精子的发生过程有赖于生殖干细胞正常的自我更新和分化过程,若一旦该过程发生异常,往往导致高等动物生殖器官的发育异常、生育能力丧失甚至生殖细胞肿瘤的发生。而干细胞的自我更新和分化又同时受其内源信号和微环境的有序调控。在本研究工作中,我们用RNAi技术在果蝇睾丸中进行大规模的基因筛选,最终发现了 221个基因在生殖干细胞的自我更新和分化过程中发挥作用,并且这些基因发挥其功能的方式和途径各不相同。例如,在生精的TA精原细胞有丝分裂阶段和体细胞包囊细胞中分别敲减某些基因的表达,可以造成多种多样不同的表型。利用生物信息学的方法进一步分析后发现,很多基因是参与了蛋白质的合成与降解过程。不仅如此,我们还发现有一些参与mRNA剪接和蛋白翻译起始过程的基因具有双重功能,既能够参与生殖干细胞的自我更新,又对早期生殖细胞的分化过程发挥作用。在体细胞类型的包囊细胞中分别敲减某些参与蛋白质降解途径的基因,则可以促使生殖细胞的过度增殖从而导致睾丸生殖细胞肿瘤的发生。更重要的是,我们发现Cullin 4-RING E3泛素连接酶(Cullin 4-RING E3 ubiquitin ligase,CRL4)复合物中的一个重要组分,pic/DDB1,作为CRL4复合物中的一个连接蛋白,不仅参与调控果蝇生殖干细胞的自我更新,而且我们一系列的实验数据暗示,在CRL家族中或许只有CRL4复合物,而不是家族中的其他复合物,通过介导Nedd8在果蝇睾丸中发挥作用。通过进一步在小鼠中敲除Ddb1基因,也可以导致小鼠睾丸的发育异常和生殖细胞的丧失,表明CRL4复合物不仅在果蝇中对生殖干细胞的自我更新发挥关键作用,而且对小鼠生殖干细胞(Spermatogonial Stem Cells,SSCs)的自我更新也有保守的功能。