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摘要精子发生是哺乳动物体内最为复杂的细胞分化发育过程之一，此过程被一组时空特异性表达的基因严格控制，但目前对此过程中基因表达调控机制的了解和认识还极其有限。PIWI家族蛋白特异性在动物生殖细胞中表达，通过与小分子非编码RNA-piRNA(PIWI-interactingRNA)相互作用，沉默生殖细胞的转座子和逆转座子、维持生殖细胞基因组的稳定性和完整性，为生殖细胞发育和配子生成所必需。我们研究组前期的研究发现，小鼠PIWI家族蛋白MIWI结合piRNA，在转录后水平调控小鼠精子细胞的编码基因表达，但尚不清楚MIWI是否在表观遗传或/和转录水平调控雄性生殖细胞的基因表达？此外，RNA结合蛋白LARP7通过与7SKRNA形成复合物，通过控制PolⅡ转录延伸调控基因转录，而LARP7在成年小鼠中在睾丸组织特异性地高表达，但对其是否参与调控雄性生殖细胞中的基因表达还未见报道。本博士学位论文围绕雄性生殖细胞中的基因表达调控机制，系统性地探究了细胞核中MIWI/piRNA和LARP7在精子发生中的基因表达调控功能和分子机制。现分别简述如下:<br>　　1.核内MIWI/piRNA介导小鼠精母细胞基因表达调控的功能机制研究<br>　　MIWI蛋白特异性地在小鼠精母细胞和精子细胞中表达，主要定位于细胞质。本学位论文研究发现，在精母细胞中出现部分MIWI入核现象，并发现MIWI在精母细胞核中呈现多点分布;深入研究发现，核内MIWI可能在piRNA的指导下结合到一组细胞周期调控相关基因的启动子区域。而这组基因在Miwi敲除小鼠精母细胞到球形精子细胞中被显著上调，提示MIWI负调控这些靶基因的表达。机制研究揭示，MIWI在精母细胞核中，通过将组蛋白去乙酰化酶HDAC6招募到靶基因启动子区域促进该区域H3K14ac去乙酰化，从而造成靶基因转录沉默。本学位论文研究首次证明MIWI/piRNA可在表观遗传水平调控生殖细胞的编码基因表达，揭示了PIWI/piRNA调控基因表达的新模式，为PIWI/piRNA领域研究带来了新视角。<br>　　2.LARP7通过介导U6snRNA2''-O-甲基化调控精子发生中的mRNA可变剪接<br>　　mRNA的可变剪接发生在可变剪接体中，U6snRNA作为可变剪接体的核心组分在后生动物中存在多个位点的2''-O-甲基化修饰，但是领域内对于该修饰的生成机制及其在可变剪接中的功能仍不清楚。本学位论文的研究发现，在小鼠雄性生殖细胞中特异性高表达的RNA结合蛋白LARP7，可结合U6snRNA并为其2''-O-甲基化修饰所需。更重要的是，生殖细胞特异性敲除Larp7引起小鼠精母细胞和精子细胞mRNA的可变剪接异常，造成精子发生在减数分裂期和减数分裂后发育期均发生缺陷、小鼠雄性不育。机制研究发现，LARP7可同时结合U6snRNA和boxC/DsnoRNP，并将U6snRNA呈递到boxC/DsnoRNP，从而促进boxC/DsnoRNP中的甲基转移酶FBL催化U6snRNA2''-O-甲基化修饰。进一步的表型回复实验发现，在Larp7敲除小鼠睾丸转导表达野生型LARP7，而非U6结合缺陷的突变体LARP7F38A，可有效拯救Larp7缺失生殖细胞的mRNA可变剪接及突变小鼠的精子发生。我们的研究结果表明，LARP7介导的U6snRNA2''-O-甲基化修饰对维持雄性生殖细胞mRNA可变剪接的保真性和小鼠精子发生至关重要。