精子是打包大师

在生产精子的过程中，大量的DNA必须被压缩到一个非常小的空间里，而不破坏任何东西。DNA线围绕的某些蛋白质起着核心作用——鱼精蛋白。德国波恩大学(University of Bonn)最近的一项研究为这一重要机制提供了新的见解。研究结果发表在《公共科学图书馆·遗传学》杂志上。

　　

   

   

图片:Lena Arévalo博士(右)和Schorle教授(左)讨论结果。    

随着假期的临近，如果你再一次抱怨你的行李箱太小，你应该以人类精子细胞为灵感。在制作过程中，他们面临着一个几乎无法解决的任务。他们必须把23条总长度为1米的DNA线装进直径仅为千分之三毫米的头部。在这个过程中，细细的线不能缠成一个无法解开的结，也不能撕裂。

我们经常坐在手提箱上合上它。在精子形成过程中，身体也会采用类似的方法。通常情况下，DNA会形成相对松散的缠结。然而，在精子细胞中，它被极大地压缩。波恩大学医院病理学研究所的休伯特·朔尔教授说:“如果DNA在正常情况下能占据像西瓜一样大的空间，那么精子细胞就只有网球那么大了。”

DNA必须被极大地压缩  

生物学家称这个过程为超缩合。在它们松散的状态下，DNA线缠绕在许多球形蛋白质分子，也就是组蛋白上。在这种情况下，它们就像23串小珍珠。在超浓缩过程中，组蛋白首先被交换为过渡蛋白。在随后的步骤中，它们被所谓的鱼精蛋白所取代。由于它们的化学成分，鱼精蛋白对DNA有很强的吸引力。因此，鱼线紧紧地缠绕在鱼精蛋白上

“大多数哺乳动物似乎只产生一种鱼精蛋白，PRM1，在人类，但在啮齿类动物，如老鼠，这是不同的，他们有第二种类型，PRM2。”这第二种鱼精蛋白到底是用来干什么的，直到现在还不知道。然而，已知的是，在精子发育过程中，它的一些部分会先后被切断。

根据这项新研究，正是这些被切断的部分似乎非常重要。当小鼠只产生一个缺失了截断片段的PRM2分子时，它们就不能生育。Arévalo说:“在过缩合过程中，过渡蛋白的去除受到了损害。”“此外，冷凝似乎进行得太快，导致DNA链断裂。”

治疗男性不育症的希望  

有缺陷的鱼精蛋白也有可能导致人类雄性不育。该团队现在计划进一步调查这一假设。“只有少数几个研究小组分析鱼精蛋白在过度浓缩中的作用，到目前为止，我们是世界上唯一一个成功地培育了PRM1和PRM2缺陷小鼠系的实验室，这些小鼠系现在被用于研究这些蛋白质在精子发生中的作用。”研究人员希望，从中期来看，这也可能导致针对男性不育症的新疗法。  

文章标题

Loss of the cleaved-protamine 2 domain leads to incomplete histone-to-protamine exchange and infertility in mice