科学家发现男性不育的新基因

根据5月24日发表在《PLoS Genetics.》杂志的一篇研究论文称一个为精子形成所必需的微管调节酶有可能成为今后男性避孕或生育治疗的靶点。一个国际研究小组在小鼠中发现了一种称之为KATNAL1的新酶似乎通过调控对精子细胞形成至关重要的细胞骨架动力学来控制了精子细胞的成熟。科学家们希望通过阐明KATNAL1在精子形成中的作用来揭示从前未知的男性不育症病因或为非激素性男性避孕策略提供新靶点。

“这是一项重要的研究，”人口理事会(Population Council)从事男性避孕研究的程艳(Yan Cheng，生物通音译)说。程艳指出这是首个研究报道了一种微管调控酶缺失影响精子形成的机制，开启了以阻断或敲除该酶为策略可逆性或永久性避孕的可能性。

“解开男性不育的谜题通常很难，”文章的主要作者、苏格兰女王医学研究院的Lee Smith说。为了更深入阐明导致男性不育症的可能性突变，Smith和同事们用一种诱变化合物处理了小鼠，筛查了雄性小鼠是否不育。一个唯独导致雄性不育和睾丸尺寸较小的点突变映射到了一个新基因上，Smith研究小组将其命名为KATNAL1 (KATANIN p60-related microtubule severing protein Katanin p60 subunit A-like1)，KATNAL1与一种已知调控微管动力学的酶KATANIN p60具有高度同源性。

尽管KATNAL1表达于包括脑和肝脏在内的各种组织中，只有携带突变基因形式的小鼠睾丸似乎出现了严重的异常，要小于正常的睾丸。在人类胚胎肾细胞系中过表达KATNAL1证实对细胞骨架具有与KATANIN相似的效应。KATANIN通过切断微管丝调控了微管动力学。

不育小鼠的突变定位在KATNAL1的ATP结合结构域，似乎消除了它的功能。在KATNAL1突变小鼠中，基本上没有成熟的精子细胞，研究人员发现在附睾中有过早脱落的未成熟细胞，睾丸支持细胞微管荧光成像显示突变的KATNAL1表达与微管稳定性降低相关。

细胞骨架动力学是精子细胞成熟的一个关键性的调控因子。一组特化的称为睾丸支持细胞的极性细胞从圆形的、富含胞质的未成熟状态转变为成熟状态，生长出尾部，失去过量的胞质。Smith解释说精子在发育过程中与精子支持细胞关系密切，就像一棵苹果树上的苹果一样。精子依赖于支持细胞提供营养，并将营养物质输送到细精管的管腔中。像苹果一样，当“成熟”时精子会“脱落”。将营养物质运输和传递至精子需要依赖动态微管丝。