X染色體起源的逆轉座基因RPL10L在精子發(fā)生中的功能及機制研究.pdf

1、哺乳動物的性染色體是從祖先的常染色體進化而來，在整個進化過程中經歷了復雜的變化。例如，X染色體上的基因數量在真獸亞綱哺乳動物中還有兩次爆發(fā)性的增長?；虻霓D移和重新分配賦予了X染色體的特殊功能。大量研究表明起源于X染色體的逆轉座基因在基因組中所占的比例遠遠高于起源于常染色體的比例，這類基因往往定位于常染色體并且具有睪丸特異表達的特點?？茖W家們也提出了一些基于進化選擇的假說用于解釋這種現(xiàn)象，包括性別對抗驅動X染色體失活假說以及減數分裂性染

2、色體失活補償假說等。然而，這些假說都缺乏直接的實驗證據。盡管有幾個X染色體起源的逆轉座基因已被證實對精子發(fā)生至關重要，但這些基因與其前提基因的進化、表達及功能相關性仍未見報道。
　　RPL10L是一個位于常染色體并在睪丸中特異表達的逆轉座基因，它的前體是X染色體上一個核糖體蛋白編碼基因RPL10，它的進化發(fā)生在真獸亞綱和后獸亞綱分支后不久的真獸亞綱哺乳動物中。我們選擇RPL10L和RPL10作為模型，詳細研究它們的表達模式、分子功

3、能及作用方式，以期深入了解X染色體來源的逆轉座基因存在的意義及其進化機制。
　　首先，我們利用CRISPR/Cas9的方法制作了Rpl10l敲除小鼠，并發(fā)現(xiàn)雄性個體的精子發(fā)生障礙并且完全不育，具體表現(xiàn)為絕大多數精母細胞發(fā)育停滯在減數第一次分裂前期向中期的轉換，沒有減數分裂后的生殖細胞產生。其次，RPL10L蛋白特異地參與睪丸細胞中的核糖體組裝，缺失它的粗線期及雙線期精母細胞中的核糖體生成減弱并且大量蛋白的含量發(fā)生變化。再次，Rpl

4、10在雌雄小鼠不同組織以及精子發(fā)生的精原細胞、前細線期精母細胞、細線期及偶線期精母細胞中廣泛表達，但在粗線期及雙線期精母細胞和圓形精細胞中的表達量急劇下降;有趣的是，Rpl10l在精子發(fā)生的粗線期及雙線期精母細胞和圓形精細胞中特異地高表達。最后，RPL10敲低的細胞中核糖體生成受阻并伴隨細胞周期停滯，RPL10敲除的細胞無法增殖和存活;而外源導入RPL10L表達載體能夠補救RPL10敲除細胞的增殖和存活;更重要的是，Rpl10l啟動子驅