《Cell Proliferation》：SOX30 Governs Synaptonemal Complex Assembly and Homologous Recombination in Male Meiosis
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本研究揭示了转录因子SOX30在男性减数分裂中的核心作用。作者发现SOX30通过直接结合并激活SYCE1和SYCE2的启动子，调控联会复合体（SC）中央元件的表达与定位，从而保障同源重组修复（HRR）的顺利进行。SOX30缺失导致减数分裂停滞于偶线期，并引发非梗阻性无精子症（NOA）相关的转录网络紊乱，为男性不育症的诊疗提供了新的靶点。
SOX30调控联会复合体组装与同源重组修复的分子机制
SOX30缺失导致减数分裂停滞于偶线期
为了阐明SOX30在精子发生过程中的表达动态，研究人员通过免疫荧光共染和单细胞RNA测序分析发现，SOX30的表达始于偶线期精母细胞，并在随后的减数分裂过程中持续高表达。基因集富集分析（GSEA）显示，SOX30敲除（KO）小鼠睾丸中“减数分裂细胞周期”和“联会复合体”相关基因集显著富集，提示SOX30在减数分裂中扮演着重要的调控角色。
通过构建Sox30基因敲除小鼠模型，研究人员证实了SOX30的缺失会导致减数分裂进程受阻。组织学分析显示，敲除小鼠睾丸中精母细胞比例显著增加，而单细胞转录组测序进一步揭示，Sox30敲除导致精母细胞在偶线期发生累积，同时粗线期和双线期精母细胞比例显著减少，表明减数分裂停滞于偶线期。
SOX30缺失破坏同源染色体联会
为了探究SOX30导致减数分裂停滞的机制，研究人员进行了生物信息学分析。STRING数据库分析显示，SOX30相关基因显著富集于“减数分裂I”和“联会复合体”等生物学过程。GSEA分析也证实，Sox30敲除小鼠睾丸中“联会复合体”相关基因的表达显著下调。
HORMAD1是未联会或解联会染色体轴上的标志蛋白。通过染色体铺片免疫荧光染色，研究人员发现，在Sox30敲除小鼠的粗线期精母细胞中，常染色体轴上出现了散在的HORMAD1阳性信号点，而在野生型小鼠中则未观察到此类信号。这表明Sox30缺失破坏了同源染色体的联会过程，导致染色体上存在持续的未联会区域。
SOX30缺失导致联会复合体中央元件定位异常
为了进一步探究SOX30缺失对联会复合体（SC）结构的具体影响，研究人员利用超分辨显微镜对SC的各个组分进行了分析。结果显示，Sox30敲除并不影响SC侧轴元件SYCP3和横丝蛋白SYCP1的正常组装。然而，对SC中央元件的分析却揭示了显著的异常。
在Sox30敲除小鼠的精母细胞中，SYCE1无法像野生型那样沿染色体轴形成连续的线性分布，而是呈现出散在的点状模式。同样，SYCE2在大多数敲除精母细胞中也无法正确定位到染色体轴上。作为SYCE2-TEX12复合体的一部分，TEX12的定位也出现了三种异常模式：完全缺失信号、沿染色体轴呈离散点状染色，以及类似野生型的分布模式。这些结果表明，SOX30对于SC中央元件（特别是SYCE1和SYCE2-TEX12复合体）的正确定位和组装至关重要。
SOX30缺失导致DNA双链断裂修复受损和交叉形成减少
在减数分裂过程中，同源染色体联会和重组是相互依赖的过程。Sox30敲除精母细胞中SC中央元件的异常组装提示其可能存在DNA双链断裂（DSB）修复缺陷。
通过免疫荧光共染SYCP3和γ-H2AX（DSB标志物），研究人员发现，在野生型精母细胞中，γ-H2AX信号在细线期/偶线期广泛分布于DSB位点，而在粗线期/双线期则主要局限于XY小体，表明常染色体DSB已得到有效修复。然而，在Sox30敲除小鼠的粗线期/双线期精母细胞中，常染色体区域仍持续存在γ-H2AX染色，表明存在广泛的DSB修复失败。
有效的DSB修复对于交叉（CO）形成至关重要。通过共染SYCP3和MLH1（成熟重组结的标志物），研究人员发现，与野生型对照相比，Sox30敲除小鼠精母细胞中每个细胞的MLH1焦点数量显著减少，表明交叉形成受损。这一缺陷在中期I染色体铺片分析中得到了进一步验证，敲除小鼠精母细胞中出现了单价体染色体，为交叉形成缺陷提供了直接的形态学证据。
SOX30缺失破坏同源重组修复过程
为了探究Sox30敲除导致DSB持续存在和交叉形成减少的机制，研究人员分析了同源重组修复（HRR）过程中关键蛋白的动态变化。
在减数分裂过程中，复制蛋白A（RPA）复合体稳定单链DNA末端，而RAD51和DMC1形成核蛋白丝介导同源配对和链侵入。在野生型精母细胞中，RPA2焦点在细线期/偶线期大量存在，但随着重组酶的组装而逐渐减少。然而，在Sox30敲除精母细胞中，从偶线期开始，染色体轴上的RPA2焦点显著增加，并且这些信号在粗线期和双线期仍持续存在。同样，核心重组蛋白RAD51在敲除小鼠中也表现出异常的动力学，在粗线期和双线期仍保持未解离状态。这些发现表明，尽管HRR的起始在Sox30缺失的情况下似乎是完整的，但修复过程未能完成，最终导致了减数分裂的失败。
SOX30直接转录调控联会复合体中央元件基因的表达
作为典型的转录因子，SOX30通过整合分子方法探究了其在SC组装中的潜在作用。在Sox30敲除小鼠睾丸中，qPCR和Western blot分析均显示，SC中央元件基因SYCE1和SYCE2的转录和蛋白水平均显著降低。而在GC2生精细胞中过表达SOX30，则能同时上调SYCE1、SYCE2和TEX12的mRNA和蛋白水平，重现了动物模型中的调控表型。
机制上，通过分析已发表的SOX30染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）数据，研究人员在Syce1和Syce2的启动子区域内发现了显著的结合峰。染色质免疫沉淀-qPCR（ChIP-qPCR）进一步证实了SOX30在Syce1和Syce2启动子区域的富集。这些结果确立了SOX30作为Syce1和Syce2的直接转录激活因子，为Sox30敲除小鼠中观察到的SC组装缺陷提供了分子基础。
SOX30再激活可逆转联会与重组缺陷
为了评估SOX30功能的可逆性，研究人员在8周龄的Sox30flox/floxCre+小鼠中通过他莫昔芬诱导SOX30再激活。Western blot分析证实了SOX30蛋白在睾丸中的成功再表达。组织学分析显示，再激活小鼠的曲细精管中出现了成熟精子。
在SOX30再激活的精母细胞中，SC的中央元件（SYCE1、SYCE2、TEX12）恢复了沿染色体轴的线性定位。此外，偶线期精母细胞中的RPA2焦点数量和粗线期精母细胞中的MLH1焦点数量均显著恢复至与野生型小鼠相当的水平。这些结果表明，SOX30的再激活通过恢复正确的SC组装和HRR水平，有效地挽救了减数分裂停滞。
SOX30是非梗阻性无精子症转录网络中的核心转录因子
非梗阻性无精子症（NOA）通常由精子发生关键基因的遗传改变或突变引起。为了识别NOA中转录失调相关的核心基因，研究人员利用加权基因共表达网络分析（WGCNA）分析了NOA患者睾丸组织的转录组数据。该分析将SOX30和RFX4确定为该网络中的核心转录因子，表明它们在NOA发病机制中扮演着关键角色。
一致性分析显示，SOX30在多个NOA数据集中均呈下调表达，包括前减数分裂停滞和后减数分裂停滞的病例。SOX30共表达基因的功能富集分析同样显示出与减数分裂和联会复合体组织相关的显著富集。此外，SOX30与SC形成和HRR基因的转录相关性分析揭示了强烈的正相关关系。这些结果确立了SOX30作为减数分裂转录网络的核心，验证了其在人类SC组装和HRR中的功能作用。
总结
本研究揭示了转录因子SOX30在男性减数分裂中的核心作用。SOX30通过直接结合Syce1和Syce2的启动子，调控其转录，从而介导联会复合体中央元件的表达与组装。SOX30的缺失破坏了SC的结构完整性，进而导致同源重组修复过程受阻，最终引发减数分裂停滞于偶线期。此外，SOX30被确定为非梗阻性无精子症（NOA）转录网络中的核心调控因子，其表达下调与疾病发生密切相关。这些发现不仅深化了我们对减数分裂分子调控机制的理解，也为男性不育症的诊断和治疗提供了新的靶点。
