编辑推荐：
来自中国科学院、河北联合大学的研究人员证实，在小鼠精子形成过程中Atg7是顶体（acrosome）生物发生的必要条件。这一研究发现发表在5月23日的《细胞研究》（Cell Research）杂志上。
生物通报道 来自中国科学院、河北联合大学的研究人员证实，在小鼠精子形成过程中Atg7是顶体（acrosome）生物发生的必要条件。这一研究发现发表在5月23日的《细胞研究》（Cell Research）杂志上。
中科院动物研究所的李卫（Wei Li）研究员和高飞（Fei Gao）研究员是这篇论文的共同通讯作者。李卫博士的研究方向为蛋白质修饰的分子机制以及其在减数分裂和衰老过程中的作用。高飞博士的主要研究方向为为哺乳动物性别决定，性腺早期发育， 以及配子发生。
动物精子的顶体是由高尔基器形成的双层膜的细胞器，为覆盖在精子头部细胞核前方的帽形结构，位于精子核与质膜之间。顶体内的卵结合蛋白（结合素）可识别特异糖基序列，具有种的特异性。顶体含有各种水解酶类，类似于溶酶体酶或胰酶样蛋白酶，包括酸性磷酸酶、蛋白水解酶、透明质酸酶等，实际上，顶体是一种特化的溶酶体。
获能精子与卵子在受精部位相遇后，顶体外膜破裂，释放出顶体酶（含顶体素、玻璃酸酶、酯酶等），溶解卵子外围的放射冠及透明带，称为顶体反应（延伸阅读：Nature讲述新故事：当精子遇到卵子）。通过顶体反应，使精子能够通过卵外的各层膜并进入卵内。因此，顶体在受精过程中起着至关重要的作用。但目前对于这一溶酶体相关细胞器（lysosome-related organelle，LRO）的生物发生分子机制仍知之甚少。
自噬（autophagy）是指从粗面内质网的无核糖体附着区脱落的双层膜包裹部分胞质和细胞内需降解的细胞器、蛋白质等成分形成自噬体，并与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其所包裹的内容物的过程。是一种重要的细胞内分解代谢机制。
自噬的主要功能是使得诸如酵母等低等真核生物能够响应胞外或胞内压力，通过回收利用细胞元件在缺乏营养物质的条件下生存。除已经确定的调控营养供应和适应压力条件等作用，自噬还在哺乳动物系统的许多生理过程，例如细胞生长、抗衰老机制、细胞内质量控制以及发育和分化过程的更新中发挥功能。
为了研究自噬在精子形成过程中的作用，研究人员选择性地在小鼠中敲除了自噬相关蛋白Atg7来了解自噬对于顶体生物发生的影响。他们发现由于顶体生物发生缺陷，特异性敲除生殖细胞Atg7的小鼠不能生育，显示出与人类圆头精子症（globozoospermia）相似的表型。通过卵胞浆内精子注射研究人员成功地挽救了这种生殖缺陷。
研究人员证实，耗尽生殖细胞中的Atg7不会影响生殖细胞的早期发育阶段，但在精子形成的晚期阶段，高尔基期时前顶体囊（proacrosomal vesicle）无法融合形成顶体囊泡，最终导致形成不规则或近圆头精子。
在Atg7耗尽的生殖细胞中自噬潮(autophagic flux)遭到破坏，最终导致了LC3无法结合高尔基器衍生的囊泡上。此外，Atg7还部分程度上调控了顶体生物发生过程中另一种圆头精子症相关蛋白GOPC。
最后，研究人员将自噬或溶酶体抑制剂注入到睾丸中，证实可导致与生殖细胞特异性Atg7敲除小鼠相似的表型。
新研究结果揭示了Atg7在顶体生物发生中的新作用，并提供证据支持了顶体的自噬溶酶体起源假说。
生物通推荐原文摘要：
Atg7 is required for acrosome biogenesis during spermatogenesis in mice
The acrosome is a specialized organelle that covers the anterior part of the sperm nucleus and plays an essential role in the process of fertilization. The molecular mechanism underlying the biogenesis of this lysosome-related organelle (LRO) is still largely unknown. Here, we show that germ cell-specific Atg7-knockout mice were infertile due to a defect in acrosome biogenesis and displayed a phenotype similar to human globozoospermia; this reproductive defect was successfully rescued by intracytoplasmic sperm injections……
作者简介：
李卫
男，1974年3月出生于山东省潍坊市，博士，研究员，博士生导师；中国科学院动物研究所蛋白质修饰与配子发生研究组组长。
中科院百人“****”引进国外杰出人才，领导蛋白质修饰与配子体发生研究组，主要从事蛋白质泛素化修饰的分子机制及其在减数分裂过程中作用的研究。1998年本科毕业于兰州大学生物系，2003年在郑国锠院士指导下于兰州大学获得博士学位。2003年8月到2005年6月在清华大学生物科学与技术系周兵教授实验室做博士后，2005年6月至2009年5月美国国立健康研究院糖尿病、消化系统和肾脏疾病研究所博士后。在蛋白质的泛素化修饰、进化生物学、酵母分子遗传学、微生物学以及植物细胞和基因工程等方面取得了一定成果，迄今为止已经在Nature、PNAS、PLoS Genetics等杂志发表论文30多篇。
研究领域：研究方向为蛋白质修饰的分子机制以及其在减数分裂和衰老过程中的作用。
高飞
男，1972年2月出生于内蒙古包头市，博士，研究员，博士生导师，性别决定与性别分化研究组组长。
2001年在中科院动物研究所获得博士学位。2001年至2003年在美国贝勒医学院从事博士后研究，利用基因敲除的动物模型研究Maspin基因在胚胎早期发育过程中的功能。2003年至2008年在美国德克萨斯大学MD Anderson肿瘤研究中心从事博士后研究，主要研究肿瘤抑制基因Wt1在小鼠性别决定，睾丸发育，以及肾脏发育和肾脏肿瘤发生过程中的功能。2008年入选中科院动物研究所****，主要研究方向为哺乳动物性别决定，性腺早期发育， 以及配子发生。迄今为止在 JCI、PNAS、Development、MCB 等杂志共发表论文20余篇。
研究领域：
•表观遗传修饰在性腺发育早期的功能研究。
•肿瘤抑制基因Wt1在早期性腺发育过程中的功能研究。
•生殖细胞特异表达基因的功能研究。
生物通微信公众号
生物通 版权所有
