Nature子刊：男性不育问题出在哪

许多人以为生育缺陷只是女性的烦恼。实际上，在美国有超过三百万男性也存在不育的问题。现在冷泉港实验室（CSHL）的研究人员发现，精子发育时的一个关键事件是男性生育能力的基础。

　　

生物通报道：许多人以为无法生育只是女性的烦恼。实际上，在美国有超过三百万男性也存在不育的问题。现在冷泉港实验室（CSHL）的研究人员发现，精子发育时的一个关键事件是男性生育能力的基础。

精子是男性遗传信息的运输工具，这种高度特化的细胞可以看作是，由分子马达驱动的DNA束。精子非常小，一个精细胞从头至尾只有大约50微米，而卵细胞比它大三十倍。这种特点有助于精子在寻找卵细胞的旅程中轻装上阵，但遗传物质必须非常紧密才能装入这么狭小的空间。

包装问题并不精子一个人的烦恼。我们机体内的每个细胞都装有完整的人类基因组，而基因组展开来差不多有两米长。细胞只有将DNA紧密压缩，才能够容纳得下。细胞核内的DNA紧紧盘绕在组蛋白上，只有在需要时才会放松。

对于微小的精子来说，包装问题更为严峻。为了令DNA进一步浓缩，精子中的组蛋白被鱼精蛋白（protamine）取代。这个DNA重新包装的过程，被称为染色质重塑，是男性生育力的基础。（延伸阅读：Cell子刊：精子游得快不一定更好）

Alea Mills教授及其团队发现，Chd5蛋白是精子发育过程中染色质重塑的关键调控子，这一发现于五月十三日发表在Nature Communications杂志上。Mills和文章的第一作者Wangzhi Li博士去除了雄性小鼠Chd5基因的两个拷贝，结果这些雄性小鼠出现了严重的生育缺陷，包括精子数低和精子活力弱等等。在体外受精过程中（IVF）这些有缺陷的精子无法使卵子受精。

2007年，Mills的研究团队首次发现Chd5是一个强力的肿瘤抑制子，可以阻止细胞癌变，从那以后他就对这一基因很感兴趣。“我们知道这个蛋白的能力与染色质重塑有关，而染色质重塑出现问题，会使正常的细胞向肿瘤转变，”Mills说。“众所周知，最剧烈的染色质改组发生在精细胞的发育过程中，因此Chd5很可能也在其中起作用。”

研究显示，事实的确如此。Chd5缺失会使染色质重塑受到破坏，鱼精蛋白无法有效替代组蛋白进行重包装，导致无法形成足够浓缩的基因组。

研究人员发现，DNA包装缺陷会对DNA本身产生剧烈的影响。当Chd5缺失时，DNA双螺旋结构受损，基因组中多个位点发生断裂。“极少数胚胎能够被缺陷型精子成功受精，此时Chd5就会提高后代的患病风险，”Mills说。“例如那些与DNA损伤和自发突变有关的疾病（癌症、自闭症等）。”

目前，研究团队正在加紧研究Chd5对人类生育力的影响。他们对有生育缺陷的男性进行了Chd5水平的分析。“我们发现，Chd5水平低的男性生育缺陷更为严重，”Mills说。“我们希望能够尽快解析Chd5对人类精子发育的具体影响。”

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

Chd5 orchestrates chromatin remodeling during sperm development