研究发现精子发生中的新型核糖体能够产生精子特异蛋白组 -凯发k8国际首页登录

　　研究发现精子发生中的新型核糖体能够产生精子特异蛋白组。核糖体是最重要的聚合酶之一，以信使rna（mrna）为模板，氨酰化trna（aa-trna）为底物，合成蛋白质的工厂。核糖体在每个哺乳动物的细胞中有百万至千万的拷贝。核糖体本身占有细胞的大量物质占比，核糖体rna（ribosomal rna，rrna）占所有细胞类型中总rna的80-85%，核糖体蛋白（ribosomal protein，rprotein）在哺乳动物中占总蛋白量的5-10%，总蛋白拷贝数的10-20%（图1）。

　　12月14日，南京医科大学沙家豪、郭雪江团队与中国科学院生物物理所秦燕团队合作，在《自然》（nature）上，发表了题为a male germ-cell-specific ribosome controls male fertility的研究论文。该研究发现精子发生中的新型核糖体（ribosome^st）能够产生精子特异蛋白组。

　　核糖体为直接20~30nm的近球体，在细胞的高分辨成像中可看到核糖体的广泛分布（图2）。在快速增殖的细胞中，核糖体占有的物质、能量比例更高，组织细胞发生发展、决定细胞命运（秦燕课题组，science bulletin文章，2022年7月）。特殊的核糖体能够产生特殊的蛋白组，从而决定细胞的功能和命运，这是近年来的重要命题。

　　在雄性生殖细胞中，核糖体大亚基蛋白l39，在精子发生的减数分裂后会发生转移并使用l39l的形式在核糖体上。该研究发现l39是核糖体大亚基新生肽链通道上的重要成分，l39l替换l39后，这个通道可以变宽很多，利于精子成熟中大量正电蛋白的产生。那么，核糖体l39如何决定精子生殖蛋白组？

　　研究人员通过l39l型核糖体（ribosome^st）和普通l39型核糖体（ribosome）的超分辨cryo-em结构解析（分辨率在l39的2.82埃，l39l的3.03埃）发现，核糖体大亚基新生肽链通道上的重要成分，l39l替换l39后，这个通道可以变宽很多，利于精子成熟中大量正电蛋白的产生。

　　精子发生是物种繁衍的核心功能，少弱精症是近年来的重要国民健康问题，该研究将为相关疾病提供重要标记物和治疗靶点。

图1.核糖体结构图与核糖体参与蛋白质合成工作原理图。

　　图2.（a）冷冻电子显微镜呈现的不同细胞原位状态下的核糖体；（b）聚焦离子束显微镜结合技术重塑细胞成分。

　　图3.精子发生中的特殊核糖体-ribosome^st， 由l39l（右图，红色蛋白）替换普通的l39（右图，紫色蛋白），导致核糖体新生肽链通道变宽，有助于精子发生中大量带正电新生肽链的产生。