人类Piwi基因突变可导致男性不育

2022-02-15 19:41:09，visits： 999

国际著名学术期刊《细胞》在线发表过一项研究成果，中国科学院生物化学与细胞生物学研究所刘默芳研究组，与上海市计生科学研究所施惠娟研究组共同合作研究，首次发现了人类Piwi基因突变可能导致男性不育，为相关类型男性不育症的诊断及治疗提供了理论依据。

Piwi基因突变

Piwi蛋白最初在果蝇中发现，具有调节生殖干细胞维持的作用。piwi基因突变的果蝇在小核糖核酸依赖性的转基因和逆转座子沉默上存在缺陷（转座子沉默在生物体基因组可以通过转座或逆转座移动,它拷贝数的大规模增加是基因组不稳定的重要因素,因此,维持转座子沉默是宿主进化的方向）。

随后，发现哺乳动物的Piwi蛋白起到调节生殖细胞成熟的作用，在雄性小鼠的实验中，当Piwi蛋白不起作用时雄性小鼠将失去生育能力，尽管仍能产生少量精子，但这些精子都是形态异常、头部结构疏松、无活力等。

精子在发育成过程中需将DNA上的活性成分组蛋白替换为能够极大压缩且保卫DNA遗传信息的鱼精蛋白（精子细胞比普通细胞小得多，大概只是普通细胞核的1/6，所以，遗传物质须进行高度压缩后才能装得进精子部位较大的头部），以确保遗传物质传递给后代。一种名为环指蛋白8（一种DNA损伤应答蛋白）的泛素连接酶则是完成上述转换功能的“开关。

Piwi基因蛋白质具有将环指蛋白8 “扣留”在细胞核外的功能，当Piwi蛋白本该在完成任务后自然降解，其“扣留”在细胞核外的环指蛋白8释放出来，帮助精子完成遗传基因的转换与压缩。但是，当Piwi基因发生突变时， Piwi蛋白无法被正常分解代谢，环指蛋白8无法释放出来，无法帮助精子完成遗传基因的转换与压缩，精子难以发育成熟，导致精子数量减少、精子异常或无活力。

导致Piwi基因发生突变的因素

1、遗传因素，通过对患者亲属进行的基因检测发现，该类突变可能来源母亲遗传获得。

2、自身因素，男性自身DNA复制时也有很小的几率发产生突变。

3、物理因素，辐射会损伤DNA，如X射线、紫外线等。

4、化学因素，有害化学物质会改变核酸的碱基，如亚硝酸、碱基类似物等。

5、生物因素，如病毒的遗传物质会影响宿主细胞DNA。

Piwi基因突变的研究意义

研究人员破解了Piwi基因突变引起的不良结果后，研究提前阻止它发生的方法，在对雄性小鼠的实验中，将一段环指蛋白8截短多肽导入突变雄鼠的精子细胞后，促进Piwi蛋白的正常分解代谢，阻断了其对环指蛋白8的“扣留”，进而促进精子细胞中与组蛋白到鱼精蛋白的转换与压缩，保障精子的正常形态及动力。这一研究成果对临床治疗此类无精及弱精症具有重要理论参考价值。

说到无精及弱精症，目前，对于无精症的男性有生育需求，也是有办法解决的。张欣博士说，那就是显微取精术，借助“火眼金睛”的显微镜，在睾丸里“大海捞针”，将这些局灶性的生精组织找出来，再在其中寻找精子。这种方法精子获得率往往比较高，损伤性更小。并通过单精子冷冻或少量精子冷冻技术，将这些精子冻存，在合适的时机，通过试管婴儿技术，将单个精子注射到卵子中培育成胚胎，进而把胚胎移植到女方子宫中。

我们会继续关注Piwi基因突变对于生育的影响，也希望更多的研究发现可以造福希望圆梦的家庭！

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