小鼠睾丸支持细胞参与精子发生障碍的单细胞转录组研究

Single-cell transcriptome study of testicular Sertoli cells involved in defective spermatogenesis in mice

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摘要目的精子发生过程复杂,需要睾丸内细胞之间复杂的相互作用,但是支持细胞参与精子发生的机制仍有待探讨.方法从高通量基因表达数据库(GEO:GSE113293),收集了正常精子发生的野生型C57BL/6J雄性小鼠和4 种不同突变小鼠(敲除Mlh3、Hormad1、Cul4a;Cnp转基因)的单细胞RNA测序数据,进而对支持细胞差异基因进行基因功能富集分析(GO)、京都基因和基因组百科全书(KEGG)富集通路分析、蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络分析、转录因子调控分析(SCENIC)及基因集变异分析(GSVA).结果本研究鉴定出 9 种生精细胞亚群(未分化精原细胞、分化精原细胞、细线期/偶线期、粗线期、双线期、圆形精子细胞、长形精子细胞及精子)、2 种体细胞群(间质细胞和支持细胞)和1 种未知类型的细胞群.与正常精子发生模型相比,小鼠精子发生缺陷模型的支持细胞有276 个基因表达上调,234 个基因表达下调.GO功能富集分析显示,支持细胞的差异基因在精子发生及能量代谢等过程中显著富集.KEGG富集分析显示,支持细胞在核糖体、糖酵解、氧化磷酸化等途径显著富集.PPI网络分析鉴定出20 个hub基因,均属于核糖体基因.GSVA分析显示支持细胞中上调的基因与Notch信号通路密切相关.结论支持细胞相关的的hub基因及Notch信号通路参与精子发生的过程,本研究为精子发生障碍导致不育症提供新的视角.