李劲松、刘默芳研究组等合作揭示PHF7作为一个新的泛素连接酶参与小鼠精子变形过程
来源：
时间：2019-07-17
7月10日，国际学术期刊
Development在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）李劲松研究组与刘默芳研究组等合作的研究成果“
PHF7 is a novel histone H2A E3 ligase prior to histone-to-protamine exchange during spermiogenesis”。该工作主要发现PHF7作为一个新的泛素连接酶能够泛素化组蛋白H2A，进而调节组蛋白向鱼精蛋白的替换过程，调控小鼠精子变形。
精子作为形态和功能高度特化的生殖细胞，按照发育的顺序可以分为有丝分裂、减数分裂以及精子变形三个阶段。染色质重塑和细胞核压缩是精子变形过程中的最重要的分子事件，期间组蛋白会被过渡蛋白替代，然后再被鱼精蛋白替换，并与DNA紧密结合，形成了精子头部高度凝缩的细胞核。而组蛋白尾部的多种表观遗传学修饰（甲基化、乙酰化、泛素化和磷酸化等），能改变染色体结构，影响基因表达，进而指导组蛋白向鱼精蛋白替换过程。
科研人员通过qPCR定量和免疫荧光定位分析发现，
Phf7特异性地表达在小鼠睾丸单倍体生殖细胞中，
暗示对精子变形可能具有重要作用。通过CRISPR/Cas9技术产生的
Phf7基因敲除小鼠均表现为雄性不育。从表型上看，
Phf7基因全身性和生殖细胞特异性敲除小鼠减数分裂过程均正常发生，但是精子形态异常、数目明显减少、精子运动性显著减低；精子细胞核结构疏松，组蛋白异常滞留，鱼精蛋白显著降低；精子变形阻滞在后期阶段。从机制上看，PHF7可以同时与H2A和H3结合：PHF7的RING功能域具有单泛素化组蛋白H2A的能力，RING功能域突变的小鼠模型泛素化H2A受到影响，并表现出与
Phf7基因敲除小鼠相类似的精子发育异常表型；PHF7的PHD domain能够作为表观遗传识别器识别组蛋白H3K4me2/3修饰。该研究拓展了人们对哺乳动物生殖细胞发育分化过程表观遗传调控的认识，进而促进对生殖发育本质规律的理解，为解决男性不育提供新的思路。
王修坤、康俊炎、魏磊鑫、杨小淦为本研究的并列第一作者，李劲松研究员、刘默芳研究员、卢克焕教授、左二伟博士、袁文教授为共同通讯作者。该研究受到马普计算生物学伙伴所邵震研究员、生化与细胞所雷鸣研究员、黄晶研究员和李党生研究员的大力支持。同时，该研究得到了生化与细胞所GTP研发中心、细胞平台、动物平台等的大力支持。项目受到中科院先导B、基金委、上海市科委等的经费支持。
