O-GlcNAc转移酶通过协调转录和可变剪接过程，调控精原细胞从有丝分裂向减数分裂的转变及进程

《Cellular & Molecular Biology Letters》：O-GlcNAc transferase governs spermatogenic mitotic-to-meiotic transition and progression by coordinating transcription and alternative splicing programs

　　

摘要

背景

O-GlcNAcylation是一种由O-GlcNAc转移酶（OGT）特异性催化的翻译后修饰，该修饰与肿瘤发生和神经退行性疾病有关。然而，其在哺乳动物精子发生过程中的作用尚未被研究。本研究旨在阐明OGT在精子发生和男性生育能力中的功能机制。

方法

我们采用免疫沉淀-质谱法（IP-MS）来识别幼年小鼠睾丸中OGT的潜在O-GlcNAc化底物。为探究OGT及O-GlcNAcylation的生理功能，我们通过-Cre构建了出生后生殖细胞特异性的Ogt缺失小鼠模型。此外，我们还进行了整体RNA测序和单细胞RNA测序分析，以研究OGT及O-GlcNAcylation缺乏影响精子发生的潜在机制。

结果

研究结果显示，小鼠睾丸中的精原细胞和早期精母细胞存在阶段特异性的OGT富集及O-GlcNAcylation现象。此外，OGT可与小鼠睾丸中的转录因子（如HCFC1）以及剪接调控因子（如SRSF1和SF3B3）发生相互作用并对其进行O-GlcNAc化修饰。出生后生殖细胞特异性的Ogt缺失会阻碍精原细胞分化，干扰减数分裂的启动与进展，还会引发细胞凋亡，最终导致男性不育。从机制上来看，整体RNA测序分析表明，OGT缺乏会扰乱转录和可变剪接过程，影响对有丝分裂向减数分裂过渡至关重要的基因（如Ythdc2和Rbm46），以及减数分裂进展相关的基因（如、Stag3和< />）。单细胞RNA测序进一步发现，精母细胞中存在有丝分裂相关转录本（如Ccna2和Ccnb1）的异常保留，同时精原细胞分化过程中mRNA代谢也出现异常。此外，OGT缺乏还会导致精母细胞中核心转录因子和剪接调控因子的细胞质定位异常，其表达水平也会下降。

结论

这些研究结果表明，OGT及其介导的O-GlcNAcylation在从有丝分裂向减数分裂过渡以及减数分裂进展过程中，对关键基因的表达和mRNA代谢起着调控作用。此外，我们的研究还为与O-GlcNAcylation失调相关的男性不育的发病机制提供了理论依据。

图形摘要

背景

O-GlcNAcylation是一种由O-GlcNAc转移酶（OGT）特异性催化的翻译后修饰，该修饰与肿瘤发生和神经退行性疾病有关。然而，其在哺乳动物精子发生过程中的作用尚未被研究。本研究旨在阐明OGT在精子发生和男性生育能力中的功能机制。

方法

我们采用免疫沉淀-质谱法（IP-MS）来识别幼年小鼠睾丸中OGT的潜在O-GlcNAc化底物。为探究OGT及O-GlcNAcylation的生理功能，我们通过-Cre构建了出生后生殖细胞特异性的Ogt缺失小鼠模型。此外，我们还进行了整体RNA测序和单细胞RNA测序分析，以研究OGT及O-GlcNAcylation缺乏影响精子发生的潜在机制。

结果

研究结果显示，小鼠睾丸中的精原细胞和早期精母细胞存在阶段特异性的OGT富集及O-GlcNAcylation现象。此外，OGT可与小鼠睾丸中的转录因子（如HCFC1）以及剪接调控因子（如SRSF1和SF3B3）发生相互作用并对其进行O-GlcNAc化修饰。出生后生殖细胞特异性的Ogt缺失会阻碍精原细胞分化，干扰减数分裂的启动与进展，还会引发细胞凋亡，最终导致男性不育。从机制上来看，整体RNA测序分析表明，OGT缺乏会扰乱转录和可变剪接过程，影响对有丝分裂向减数分裂过渡至关重要的基因（如Ythdc2和Rbm46），以及减数分裂进展相关的基因（如、Stag3和< />）。单细胞RNA测序进一步发现，精母细胞中存在有丝分裂相关转录本（如Ccna2和Ccnb1）的异常保留，同时精原细胞分化过程中mRNA代谢也出现异常。此外，OGT缺乏还会导致精母细胞中核心转录因子和剪接调控因子的细胞质定位异常，其表达水平也会下降。

结论

这些研究结果表明，OGT及其介导的O-GlcNAcylation在从有丝分裂向减数分裂过渡以及减数分裂进展过程中，对关键基因的表达和mRNA代谢起着调控作用。此外，我们的研究还为与O-GlcNAcylation失调相关的男性不育的发病机制提供了理论依据。

图形摘要