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精液（seminal fluid, SF）RNA对胚胎发育至关重要，但细胞外RNA从SF转移至精子的机制尚不清楚。在此，研究人员鉴定出SF中功能性淀粉样纤维（amyloid fibrils）的作用：其结合RNA并将其转运至哺乳动物精子，并在受精后递送至受精卵（
精液（seminal fluid, SF）RNA对胚胎发育至关重要，但细胞外RNA从SF转移至精子的机制尚不清楚。在此，研究人员鉴定出SF中功能性淀粉样纤维（amyloid fibrils）的作用：其结合RNA并将其转运至哺乳动物精子，并在受精后递送至受精卵（zygote）。研究表明，SF中高阳离子肽与RNA发生相分离（phase separation）形成淀粉样纤维。冷冻电子断层扫描（cryo-electron tomography, cryo-ET）、体电子显微镜（volume electron microscopy, volume EM）和荧光活细胞成像显示，这些淀粉样纤维被哺乳动物精子内化（internalized）。此外，生物物理学和体外受精（in vitro fertilization, IVF）实验表明，淀粉样纤维结合的RNA可到达受精卵，其中分子伴侣（molecular chaperones）可控制RNA从淀粉样纤维解离（dissociation）。该工作揭示了RNA从SF转运至受精卵的机制，并将淀粉样纤维确立为受精过程中RNA递送（RNA delivery）的潜在工具。
该论文发表于《Molecular Cell》，围绕精液（seminal fluid, SF）中细胞外RNA如何进入精子并影响胚胎发育这一关键问题展开。既往研究提示，RNA从SF向发育中配子的转运可在哺乳动物胚胎发育中发挥表观遗传作用；环境暴露、应激和饮食等可通过精子RNA影响下一代。例如，高脂饮食雄鼠精子小RNA（small RNA, sRNA）谱发生改变，并导致子代代谢变化。附睾中精子RNA载荷可在caput与cauda区域间经附睾囊泡动态变化，但细胞外RNA从SF转移至精子的精确机制仍不清楚。2007年，SF中天然阳离子淀粉样纤维被鉴定可增强HIV感染性；SF中可形成淀粉样纤维的肽包括前列腺酸性磷酸酶（prostatic acid phosphatase, PAP）片段PAP(85–120)、PAP(248–286)以及精液凝固蛋白I/II（semenogelin I/II, SEMG1/SEMG2）片段。PAP(248–286)阳离子性高、等电点高且净电荷为正，具备结合RNA等负电荷分子的能力。基于此，研究人员提出功能性淀粉样纤维可能结合并稳定RNA、促进精子摄取，并在受精后递送RNA至受精卵的假设，并综合生物物理、蛋白质组、成像、RNA测序和功能递送实验开展研究。研究结论表明，SF淀粉样纤维可作为细胞外RNA载体，桥接SF、精子与早期胚胎；其意义在于揭示RNA向生殖系转运的新机制，并提示基于淀粉样纤维的RNA递送或治疗性遗传修饰平台潜力。
关键技术方法（不超过250字）：研究人员采用液-液相分离（liquid-liquid phase separation, LLPS）结合荧光漂白恢复（fluorescence recovery after photobleaching, FRAP）分析PAP与RNA凝聚体；用硫黄素T（Thioflavin T, ThT）动力学、冷冻电镜（cryo-electron microscopy, cryo-EM）和电泳迁移率变动分析（electrophoretic mobility shift assay, EMSA）研究纤维形成与RNA结合；用cryo-ET、体电子显微镜（volume EM）及高压冷冻-冷冻置换连续切片电子断层扫描（high pressure freezing-freeze substitution serial section electron tomography, HPF-FS ssET）和荧光活细胞成像、荧光激活细胞分选（fluorescence-activated cell sorting, FACS）追踪纤维内化；用体外受精（IVF）结合蛋白质质谱、RNA质谱及PANDORA-seq/sRNA测序评估RNA递送与胚胎翻译。样本来源包括商业获取的匿名健康供者冷冻人精液/精浆、商业牛冷冻精液，以及C57BL/6J和BALB/cJ小鼠。
研究结果如下。（1）PAP与RNA相分离（PAP phase separates with RNA）：序列预测显示PAP(248–286)含内在无序区（intrinsically disordered region, IDR）和聚集倾向区；荧光标记PAP与polyU RNA共定位形成液滴，并在50%人精浆中持续存在，FRAP显示液滴具流动性；盐梯度与1,6-己二醇实验提示多价和静电相互作用驱动相分离，小鼠和牛PAP同源物亦可与RNA相分离。（2）RNA促进淀粉样纤维形成（RNA promotes amyloid fibril formation）：ThT动力学与共聚焦时间进程显示，RNA存在时LLPS先于并促成PAP淀粉样纤维形成，RNA缩短成核滞后期且较长RNA缩短半时间；cryo-EM显示纤维具双联形态和4.7 ?螺旋上升；PAP C端四残基突变体在RNA存在下仍不能形成纤维，提示RNA不能挽救该突变。（3）精液淀粉样纤维结合多种sRNA（SF amyloid fibrils bind to various sRNAs）：LLPS实验显示RNA长度和类型影响液滴；RNase A处理破坏部分RNA依赖的LLPS；EMSA和沉降结合实验表明RNA可掺入纤维或结合预形成纤维；人精液sarkosyl不溶级分含PAP、SEMG1和SEMG2，cryo-EM可见纤维，构象特异性IgM抗体dot blot确认PAP淀粉样纤维；PANDORA-seq显示10–40 nt sRNA峰，主要为tRNA衍生小RNA（tRNA-derived small RNA, tsRNA），包括tRNA-Pro-CGG、tRNA-Val-CAC和tRNA-Arg-CCG片段，而上清中tRNA比例极低。（4）高分辨率成像识别精子内化纤维（High-resolution imaging identifies fibril uptake in spermatozoa）：以牛精子为模型，将PAP淀粉样纤维连接金纳米珠并经FACS分选活细胞，cryo-CLEM/cryo-ET显示纤维位于精子中段，与囊泡、未识别膜及线粒体外膜接触；HPF-FS ssET显示纤维位于质膜内、轴丝附近及核附近；活细胞成像显示纤维5 min跨越质膜、45 min广泛转位并积累于内腔，牛、鼠、人精子均可内化；人精子经胰蛋白酶短时处理摄取下降，提示内化主要依赖受体介导。（5）PAP淀粉样纤维介导精子摄取及RNA向受精卵递送（PAP amyloid fibrils mediate sperm uptake and zygotic delivery of RNA）：小鼠IVF后，质谱在精子和2细胞期胚胎中检测到人PAP片段；荧光标记纤维约在20%胚胎中可见核分布；利用
13C/
15N标记HIV-2 TAR RNA并结合亲和富集与质谱，发现PAP淀粉样纤维显著增加TAR RNA向胚胎转移；PAP纤维而非PAP单体存在于胚胎；clusterin可显著加速RNA从PAP淀粉样纤维解离；EGFP mRNA报告实验显示纤维存在时胚胎中EGFP蛋白表达增加，表明递送RNA可解离并可供翻译。
讨论部分指出，SF淀粉样纤维是此前未被认识的细胞外RNA载体，可桥接SF、精子和早期胚胎；RNA可在SF淀粉样纤维形成上游通过静电凝聚提供成核机制，并加速纤维化；内化在牛、人、鼠精子中具有保守性，胰蛋白酶敏感提示受体介导；与病毒样颗粒（virus-like particle, VLP）相比，PAP淀粉样纤维通过非特异静电作用结合广谱RNA；clusterin和Hsc70等分子伴侣与淀粉样纤维共富集，clusterin可调控RNA解离，提示淀粉样纤维-RNA复合物是动态、可调节结构；该机制为受精时非病毒RNA递送及胚胎基因编辑预防疾病提供潜在基础。局限包括cryo-ET制样和断层扫描技术限制导致可解释纤维的lamellae数量有限、FACS门控可能低估摄取效率，以及缺乏特异性识别PAP(248–286)表位的商品化抗体。研究结论翻译：研究人员的结果鉴定了一种基于淀粉样纤维的细胞外RNA向生殖系转运机制，并为设计用于RNA运输或治疗性遗传修饰的纤维状递送载体提供了基础，包括在胚胎基因编辑中用于疾病预防的潜在应用。
