弱精子症相关基因与蛋白研究进展_周其赵
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分子生物学和遗传学的发展使人们意识到 , 疾 病的发生或多或少与基因有关 , 弱精子症也不例外 。 弱精子症主要体现在精子的运动能力低下 , 而精子 头部结构的异常以及精子尾部轴丝和纤维鞘结构的 异常 , 都可能影响精子鞭毛的运动 , 导致精子运动能 力下降 , 最终导致弱精子症的发生 。 1.1 tektin2 tektin2, 亦写作 tektin-t(RefSeqM 014466), 位 于 1p34.3, 编 码轴丝动 力蛋白 家族成 员 , tektin2基因主要存在于 睾丸中 , 其表达的蛋白 定位于精子鞭毛中 , 对纤毛和鞭毛的运动起着重要 的作用 。目前在鼠和兔中也发现其同源蛋白 。 Zuccarello等 [ 2] 对 90例特发性弱精子症 (排除了感染 , 精索静脉曲张 、免疫等因素 )患者的精子超微结构 分析发现 , 80%的精子存在轴丝微管和线粒体结构 异常 , 同时应用 PCR技术检测 tektin-t基因 , 发现 1 例患者存在 tektin-t基因杂合突变 (A229V)。 Tanaka等[ 3] 通过观察基因诱导产生的 tektin-t基因突变 的小鼠发现 , 纯合突变雄性小鼠的精子鞭毛弯曲 , 精 子活力下降 , 而且不育 , 而纯合突变的雌性小鼠不受 影响 。 说明 tektin-t基因在雄性精子的鞭毛发育和 功能中起着重要作用 。 1.2 DNAI1, DNAH5 和 DNAH11 DNAI1 基 因 (RefSeqNM 012144)位 于 9p21-p13, DNAH5 基因 (RefSeqNM 001369)位于 5p15-p14, DNAH11基因 (RefSeqNM 003777)位于 7p21, 这些基因主要是在 睾丸和气管中表达 , 编码蛋白都属于轴丝动力蛋白 家族 。 Zuccarello等 [ 4] 对 90例特发性弱精子症患者 和 200例正常对照组的 DNAI1、DNAH5和 DNAH11 基因的突变筛查发现 , 在 90例特发性弱精子症患者 中有 7 例 存 在 突 变 , 突 变 率 达 到 7.8%。 虽 然 DNAI1、DNAH5和 DNAH11基因突变可能不足以导 致精子轴丝结构的改变 , 但可以改变精子鞭毛的运 动功能 , 从而导致弱精子症的发生 。 1.3 AKAP3和 AKAP4 AKAP3和 AKAP4基因编码 蛋白是 A型激酶锚定蛋白 , Eddy等[ 5] 证实这两个 A 型激酶锚定蛋白是精子尾部纤维鞘中含量最多的结 构蛋白 , 也有人认为 AKAP3蛋白是纤维鞘的基本结 构 , 而 AKAP4蛋白对完成纤维鞘的组装起主要的作
Abstract:Oneofthemostcommoncausesofmaleinfertilityisasthenospermia, whosepathogenesis, however, isnotyetclear.Recent researcheshavefoundthatsomegenes(suchastektin-2, DNAI1, DNAH5, DNAH11, AKAP4, SEPT4 andSmcp)andproteins(such asspermproteinsACTB, ANXA5, PRM1, PRM2 andSABPandseminalproteinsTf, PSA, PAPandFractalkine)areassociatedwith asthenospermia.Thefindingofthesemolecularmarkershasprovidedabasefortheexplanationofthemolecularmechanismofasthenospermia, andthesemarkersmaybecomethediagnosticandtherapeutictargetsofthedisease. NatlJAndrol, 2009, 15 (9):8368 39 Keywords:asthenospermia;asthenospermiarelatedgenes;asthenospermiarelatedproteins
弱精子症是指精 液参数中前向运动的精子 (a +b级 )小于 50%或 a级运动的精子小于 25%的病
症 , 弱 精 子 症 又 称 精 子 活 力 不 足 (WHO, 1999 年 )[ 1] 。 引起精子活力低下的病因很多 , 包括感染 、
精液液化异常 、精索静脉曲张 、免疫因素 、内分泌性 因素 、遗传性因素 、微量元 素 、吸烟 、饮酒及药物因 素 , 还有一些找不到病因的特发性弱精子症 。 弱精 子症病因不明 , 发病机制不清 , 严重阻碍了弱精子症
UpdateofAsthenospermia-RelatedGenesandProteins
ZHOUQi-zhao1, FENGChun-qiong2, MAOXiang-ming1 1.DepartmentofUrology, NanfangHospital, 2.InstituteofGeneticEngineering, SouthernMedicalUniversity, Guangzhou, Guangdong510515, China
2 弱精子症相关蛋白
双向凝胶电泳和质谱分析方法在蛋白质组学中 的成功运用 , 促进了精子蛋白及其功能的研究进展 , 发现了一些与精子活力相关的蛋白 , 为进一步解释 弱精子症的发病机制和临床诊断提供了帮助 。 2.1 精子蛋白
· 838·
中华男科学杂志
2009年 9月 第 15卷
2.1.1 ACTB、 ANXA5 等 Martínez-Heredia等 [ 13] 通过双向蛋白电泳和质谱分析 , 测定了 20例弱精子 症患者和 10例正常对照男性精子中 101个精子蛋 白位点的含量 , 发现在弱精子症组精子中有 17个蛋 白位点的含量与正常对照组相比存在差异 , 其中 7 个蛋白 (分别是 ACTB, ANXA5, COX6B, H2A, PIP, PIPpre和 S100A9)表 达 降 低 , 9 个 蛋 白 (分 别 是 CLUpre, DLDpre, Fhpre, HSPA2, IMPA1, MPST/ ECH1pre, PSMB3, SEMG1pre和 TEX12)表达 升高 。 弱精子症患者精子中 CLUpre(Clusterinprecursor)和 SEMG1pre(SemenogelinIproteinprecursor)蛋白表达 升高也得到了其他文献 的支持[ 14] 。 这些蛋白被认 为与弱精子症有密切的联系 。 2.1.2 PRM1和 PRM2 在精子成熟过程中 , 精子 中 参与构成核 小体的组 蛋白逐渐被 鱼精蛋白
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中华男科学杂志 NationalJournalofAndrology
NJA ZhonghuaNanKeXueZaZhi 2009, 15(9):836 -839
MiniReview
· 综 述·
弱精子症相关基因与蛋白研究进展
除此之外 , 研究发现基因缺失 , 尤其是线粒体基 因组的大片段缺失 , 常常会显著地影响精子活力 , 如 mtDNA4 977 bp和 4 696 bp的大 片段缺 失 。 Kao 等[ 11] 发现精子活动率和 mtDNA4 977 bp缺失两者 之间 呈 负 相 关 关 系 。 Nakada等 [ 12] 发 现 mtDNA 4 696 bp缺失的小鼠 , 其精 子尾部中段和核 结构异 常 , 睾丸精子停止在减数分裂粗线期 , 线粒体呼吸功 能缺陷 , 精子数量和活力下降 , 导致少弱精子症 。
SupportedbygrantsfromNationalScienceFoundationofChina(30772167)andScienceandTechnologyProgramofGuangzhou(2008J1-C131) Correspondenceto:MAOXiang-ming, e-mail:mxm@ Received:February20, 2009;accepted:April17, 2009
第 9期 周其赵 等 弱精子症相关 基因与蛋白研究进展
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பைடு நூலகம்
临床诊断和治疗的进展 。 为了深入了解弱精子症的 发病机制 , 人们从分子水平进行了大量的研究 , 发现 了一些与弱精子症相关的基因和蛋白 , 更深入地促 进了对弱精子症发病机制的认识 。本文即对此作一 综述 。
1 弱精子症相关基因和基因突变
用[ 6] 。 Baccetti等 [ 7] 应用 PCR技术检测 5例纤维鞘 发育 不 良 的 男 性 不 育 患 者 精 子 中 的 AKAP3 和 AKAP4基 因 突 变 , 发 现 有 1 例 患 者 的 AKAP3 和 AKAP4基因内部序列缺失 , 免疫组化研究发现该患 者精子尾部的 AKAP4蛋白缺失 , 精液检查结果也显 示该患者有正常的精子密度 , 但精子活动率为 0%, 存活率为 82%, 精子尾部极短 。说明 AKAP3、AKAP4 的基因突变 , 可能会导致纤维鞘的组成成分缺失 , 从 而导致人类精子纤维鞘发育不良 (DFS)和弱精子症 的发生 。 1.4 SEPT4 SEPT4是 Septin核 苷酸结合蛋白基 因家族的成员之一 , 主要在有丝分裂后的神经细胞 和减数分裂后的男性生殖细胞中表达 , 在人的精子 中 , SEPT4蛋白位 于精 子的 环状 部 。 Ihara等 [ 8] 在 SEPT4基因突变的大鼠中 , 发现其精子环状部和邻 近的皮质结构破坏 , 最后导致精子的脆弱和不活动 。 在对 15例原发性弱精子症不育患者精子环状部结 构的观察中 , 也发现有 3例出现精子环状部的破坏 。 虽然 SEPT4基因突变对鞭毛活动 机制的影响仍不 清楚 , 但以 Septins蛋白为基础的环状部是哺乳动物 精子结构和维持精子活力必不可少的部分 。 1.5 Smcp Smcp基因即编码精子线粒体相关的半 胱氨酸富集蛋白的基因 , 其功能是稳定线粒体鞘 , 并 参与线粒体鞘和外周致密纤维之间的连接 [ 9] 。 Nayernia等 [ 10] 研究发现 Smcp基因突变的小鼠 , 精子从 子宫迁移到输卵管的数量减少 , 精子活动率较对照 组明显下降 , 精子绑定到卵母细胞的数量也较对照 组减少了三倍以上 , 但在 Smcp基因突变的精子中并 没有观察到线粒体鞘结构的异常 , 也许 Smcp基因突 变是通过其他的途径导致精子活动率降低 。
周其赵 1 综述 ;冯春琼 2 , 毛向明1 审校
(南方医科大学 , 1.南方医院泌尿外科 , 2.基因工程研究所 , 广东 广州 510515)
摘要 :男性不育病因复杂 , 其中弱 精子症是导 致男性 不育的 常见原 因之一 。 然 而 , 弱 精子症 的发病 机制仍 然不明 确 。 近年来 对弱 精子 症的 研究 取得 了一 定进 展 , 一些 基 因 (如 tejin-2、DNAI1、DNAH5、DNAH11、AKAP4、SEPT4和 Smcp)和蛋白 (如精子蛋白 ACTB、ANXA5、PRM1、PRM2、SABP等和精原蛋白 Tf、PSA、PAP、Fractalkine等 )被证实与 弱精子症的发生有关 , 这些分子标记物的发现将为阐述 弱精子 症的分 子机制 提供基础 , 同 时可能成 为弱精 子症诊 断和治疗的靶标 。 关键词 :弱精子症 ;弱精子症相关 基因 ;弱精子症相关蛋白 中图分类号 :R698+.2 文献标识码 :A 文章编号 :1009-3591 (2009)09-0836-04①
① 收稿日期 :2009-02-20;接受日期 :2009-04-17 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (30772167);广州市科技计划项目 (2008J1-C131) 作者简介 :周其赵 (1984-), 男 , 江西丰城市人 , 硕士研究生 , 从事泌尿外科专业 。 E-mail:zhou1224@ 通讯作者 :毛向明 , E-mail:mxm@
Abstract:Oneofthemostcommoncausesofmaleinfertilityisasthenospermia, whosepathogenesis, however, isnotyetclear.Recent researcheshavefoundthatsomegenes(suchastektin-2, DNAI1, DNAH5, DNAH11, AKAP4, SEPT4 andSmcp)andproteins(such asspermproteinsACTB, ANXA5, PRM1, PRM2 andSABPandseminalproteinsTf, PSA, PAPandFractalkine)areassociatedwith asthenospermia.Thefindingofthesemolecularmarkershasprovidedabasefortheexplanationofthemolecularmechanismofasthenospermia, andthesemarkersmaybecomethediagnosticandtherapeutictargetsofthedisease. NatlJAndrol, 2009, 15 (9):8368 39 Keywords:asthenospermia;asthenospermiarelatedgenes;asthenospermiarelatedproteins
弱精子症是指精 液参数中前向运动的精子 (a +b级 )小于 50%或 a级运动的精子小于 25%的病
症 , 弱 精 子 症 又 称 精 子 活 力 不 足 (WHO, 1999 年 )[ 1] 。 引起精子活力低下的病因很多 , 包括感染 、
精液液化异常 、精索静脉曲张 、免疫因素 、内分泌性 因素 、遗传性因素 、微量元 素 、吸烟 、饮酒及药物因 素 , 还有一些找不到病因的特发性弱精子症 。 弱精 子症病因不明 , 发病机制不清 , 严重阻碍了弱精子症
UpdateofAsthenospermia-RelatedGenesandProteins
ZHOUQi-zhao1, FENGChun-qiong2, MAOXiang-ming1 1.DepartmentofUrology, NanfangHospital, 2.InstituteofGeneticEngineering, SouthernMedicalUniversity, Guangzhou, Guangdong510515, China
2 弱精子症相关蛋白
双向凝胶电泳和质谱分析方法在蛋白质组学中 的成功运用 , 促进了精子蛋白及其功能的研究进展 , 发现了一些与精子活力相关的蛋白 , 为进一步解释 弱精子症的发病机制和临床诊断提供了帮助 。 2.1 精子蛋白
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2.1.1 ACTB、 ANXA5 等 Martínez-Heredia等 [ 13] 通过双向蛋白电泳和质谱分析 , 测定了 20例弱精子 症患者和 10例正常对照男性精子中 101个精子蛋 白位点的含量 , 发现在弱精子症组精子中有 17个蛋 白位点的含量与正常对照组相比存在差异 , 其中 7 个蛋白 (分别是 ACTB, ANXA5, COX6B, H2A, PIP, PIPpre和 S100A9)表 达 降 低 , 9 个 蛋 白 (分 别 是 CLUpre, DLDpre, Fhpre, HSPA2, IMPA1, MPST/ ECH1pre, PSMB3, SEMG1pre和 TEX12)表达 升高 。 弱精子症患者精子中 CLUpre(Clusterinprecursor)和 SEMG1pre(SemenogelinIproteinprecursor)蛋白表达 升高也得到了其他文献 的支持[ 14] 。 这些蛋白被认 为与弱精子症有密切的联系 。 2.1.2 PRM1和 PRM2 在精子成熟过程中 , 精子 中 参与构成核 小体的组 蛋白逐渐被 鱼精蛋白
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NJA ZhonghuaNanKeXueZaZhi 2009, 15(9):836 -839
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弱精子症相关基因与蛋白研究进展
除此之外 , 研究发现基因缺失 , 尤其是线粒体基 因组的大片段缺失 , 常常会显著地影响精子活力 , 如 mtDNA4 977 bp和 4 696 bp的大 片段缺 失 。 Kao 等[ 11] 发现精子活动率和 mtDNA4 977 bp缺失两者 之间 呈 负 相 关 关 系 。 Nakada等 [ 12] 发 现 mtDNA 4 696 bp缺失的小鼠 , 其精 子尾部中段和核 结构异 常 , 睾丸精子停止在减数分裂粗线期 , 线粒体呼吸功 能缺陷 , 精子数量和活力下降 , 导致少弱精子症 。
SupportedbygrantsfromNationalScienceFoundationofChina(30772167)andScienceandTechnologyProgramofGuangzhou(2008J1-C131) Correspondenceto:MAOXiang-ming, e-mail:mxm@ Received:February20, 2009;accepted:April17, 2009
第 9期 周其赵 等 弱精子症相关 基因与蛋白研究进展
· 837·
பைடு நூலகம்
临床诊断和治疗的进展 。 为了深入了解弱精子症的 发病机制 , 人们从分子水平进行了大量的研究 , 发现 了一些与弱精子症相关的基因和蛋白 , 更深入地促 进了对弱精子症发病机制的认识 。本文即对此作一 综述 。
1 弱精子症相关基因和基因突变
用[ 6] 。 Baccetti等 [ 7] 应用 PCR技术检测 5例纤维鞘 发育 不 良 的 男 性 不 育 患 者 精 子 中 的 AKAP3 和 AKAP4基 因 突 变 , 发 现 有 1 例 患 者 的 AKAP3 和 AKAP4基因内部序列缺失 , 免疫组化研究发现该患 者精子尾部的 AKAP4蛋白缺失 , 精液检查结果也显 示该患者有正常的精子密度 , 但精子活动率为 0%, 存活率为 82%, 精子尾部极短 。说明 AKAP3、AKAP4 的基因突变 , 可能会导致纤维鞘的组成成分缺失 , 从 而导致人类精子纤维鞘发育不良 (DFS)和弱精子症 的发生 。 1.4 SEPT4 SEPT4是 Septin核 苷酸结合蛋白基 因家族的成员之一 , 主要在有丝分裂后的神经细胞 和减数分裂后的男性生殖细胞中表达 , 在人的精子 中 , SEPT4蛋白位 于精 子的 环状 部 。 Ihara等 [ 8] 在 SEPT4基因突变的大鼠中 , 发现其精子环状部和邻 近的皮质结构破坏 , 最后导致精子的脆弱和不活动 。 在对 15例原发性弱精子症不育患者精子环状部结 构的观察中 , 也发现有 3例出现精子环状部的破坏 。 虽然 SEPT4基因突变对鞭毛活动 机制的影响仍不 清楚 , 但以 Septins蛋白为基础的环状部是哺乳动物 精子结构和维持精子活力必不可少的部分 。 1.5 Smcp Smcp基因即编码精子线粒体相关的半 胱氨酸富集蛋白的基因 , 其功能是稳定线粒体鞘 , 并 参与线粒体鞘和外周致密纤维之间的连接 [ 9] 。 Nayernia等 [ 10] 研究发现 Smcp基因突变的小鼠 , 精子从 子宫迁移到输卵管的数量减少 , 精子活动率较对照 组明显下降 , 精子绑定到卵母细胞的数量也较对照 组减少了三倍以上 , 但在 Smcp基因突变的精子中并 没有观察到线粒体鞘结构的异常 , 也许 Smcp基因突 变是通过其他的途径导致精子活动率降低 。
周其赵 1 综述 ;冯春琼 2 , 毛向明1 审校
(南方医科大学 , 1.南方医院泌尿外科 , 2.基因工程研究所 , 广东 广州 510515)
摘要 :男性不育病因复杂 , 其中弱 精子症是导 致男性 不育的 常见原 因之一 。 然 而 , 弱 精子症 的发病 机制仍 然不明 确 。 近年来 对弱 精子 症的 研究 取得 了一 定进 展 , 一些 基 因 (如 tejin-2、DNAI1、DNAH5、DNAH11、AKAP4、SEPT4和 Smcp)和蛋白 (如精子蛋白 ACTB、ANXA5、PRM1、PRM2、SABP等和精原蛋白 Tf、PSA、PAP、Fractalkine等 )被证实与 弱精子症的发生有关 , 这些分子标记物的发现将为阐述 弱精子 症的分 子机制 提供基础 , 同 时可能成 为弱精 子症诊 断和治疗的靶标 。 关键词 :弱精子症 ;弱精子症相关 基因 ;弱精子症相关蛋白 中图分类号 :R698+.2 文献标识码 :A 文章编号 :1009-3591 (2009)09-0836-04①
① 收稿日期 :2009-02-20;接受日期 :2009-04-17 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (30772167);广州市科技计划项目 (2008J1-C131) 作者简介 :周其赵 (1984-), 男 , 江西丰城市人 , 硕士研究生 , 从事泌尿外科专业 。 E-mail:zhou1224@ 通讯作者 :毛向明 , E-mail:mxm@