果蝇雄性生殖细胞谱系中RNA结合蛋白级联调控增殖-分化转换的分子机制

本研究揭示了果蝇雄性生殖干细胞谱系中，RNA结合蛋白Bag-of-marbles（Bam）通过招募CCR4-NOT复合体（含Caf40亚基）靶向降解Held-Out-Wings（How/哺乳动物Quaking同源物）RNA，从而精确调控从增殖到分化的命运转换。该发现为理解干细胞谱系分化调控提供了RNA结合蛋白级联作用的新范式，对组织稳态维持和肿瘤发生机制研究具有重要启示。

　　

Significance
在维持短寿命特化细胞类型的干细胞谱系中，前体细胞增殖后必须停止分裂并分化为特定细胞类型。果蝇雄性生殖干细胞谱系的研究揭示，分化因子Bam通过RNA结合蛋白级联作用下调How（哺乳动物Quaking同源物）表达，这一过程可能通过招募CCR4-NOT RNA降解复合体实现。该机制为理解干细胞谱系中增殖-分化转换的精确调控提供了新视角。

Abstract
成体干细胞谱系中从前体细胞增殖向分化转换的调控对组织稳态维持和肿瘤预防至关重要。果蝇雄性生殖细胞谱系中，精原细胞经历有限次数的转运放大（TA）分裂后转向精母细胞程序。Bam蛋白积累至临界阈值是决定TA分裂次数的关键。本研究发现Bam通过抑制How表达实现这一转换：How敲除可使bam突变精原细胞恢复分化能力，而强制表达核定位How（L）则阻断野生型精原细胞分化。机制上，Bam可能作为衔接蛋白，通过结合CCR4-NOT复合体亚基Caf40靶向降解how RNA。

Results
How下调是Bam作用的早期事件
免疫荧光显示How蛋白在野生型精原细胞中随Bam表达而下调，但在bam突变体中持续存在。RNA-seq和微阵列分析发现，热诱导Bam表达后8小时内how转录水平下降>2倍。单核RNA测序显示how与bam转录本在早期生殖细胞中互斥表达。原位杂交证实Bam阳性细胞中how RNA迅速减少。

How是增殖-分化转换的关键靶点
bamGal4驱动的how RNAi能挽救bam突变体精原细胞的分化缺陷，使其形成可育精子。相反，强制表达核定位How（L）而非胞质型How（S）会阻断野生型精原细胞分化，即使存在Bam蛋白。添加how（L）3'UTR可减弱How（L）的过表达效应，提示Bam可能通过该UTR调控how RNA。

Bam可能通过CCR4-NOT复合体下调how
Caf40敲除导致精原细胞过度增殖并持续表达how RNA，尽管Bam蛋白存在。这与Bam通过N端Caf40结合基序（CBM）招募CCR4-NOT复合体的模型一致。

Discussion
Bam-Bgcn-Tut三元复合物可能作为分子衔接器，将CCR4-NOT复合体募集至how RNA。这种RNA结合蛋白级联调控模式与雌性生殖细胞中Bam抑制nanos的机制相似，但时序不同：雌性在囊泡细胞阶段即启动调控，而雄性在TA分裂中期才发挥作用。How作为RNA结合蛋白，可能通过调控细胞周期相关因子（如Cyclin B）维持精原细胞增殖状态。该研究揭示了RNA代谢调控在干细胞命运决定中的核心作用，为理解哺乳动物干细胞分化提供了进化保守的分子框架。

Methods
采用果蝇遗传学手段结合细胞生物学分析：

• 使用bamGal4和nosGal4驱动组织特异性RNAi或过表达
• 通过免疫荧光（抗How/Bam/Kmg）和EdU标记追踪细胞状态
• 构建含how（L）3'UTR的转基因品系
• 采用HCR原位杂交检测RNA时空分布
• 对热休克诱导分化的睾丸进行RNA-seq和微阵列分析