新华社上海5月26日电(记者刘雪)我国科学家发现人类Piwi基因突变导致男性不育，并深入揭示了其致病机理。这将为相关男性不育症的早期分子诊断及精准医疗提供理论依据。
5月26日凌晨，国际著名学术期刊《细胞》在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所刘默芳研究组与上海市计划生育科学研究所施惠娟研究组的这项合作研究成果。
非梗阻性无精、弱精及精子畸形是造成男性不育的重要原因，但长期以来，其致病原因及机制尚了解不多，临床诊断和治疗策略也极其有限。
Piwi基因是动物生殖细胞的特异性表达，为生殖细胞发育分化所必需，在高等动物中，主要活动区域位于雄性的生殖细胞。已有的研究表明，剔除小鼠的Piwi基因将导致雄性不育。不过，长期以来，科学界对Piwi基因在人生殖细胞发育分化中的功能还完全未知，对Piwi基因突变是否可导致男性不育症发生也几乎一无所知。
刘默芳等研究人员从2010年开始此项研究，经过筛查413例患有无精、弱精症的临床病例，发现其中3例患者该基因中的关键元件“D-box”发生了突变。研究人员通过动物实验进一步证实，携带该基因突变的雄性小鼠均不能繁育后代，其疾病表型与患者完全一致。通过对患者亲属进行的基因检测发现，该类突变可来源于个体基因自发变异，也可由母亲遗传获得。
在人类细胞中，DNA与其“功能伴侣”组蛋白密不可分，而精子在发育成熟前，需要将DNA上的这类“活性”成分组蛋白替换为能够极大压缩并“保卫”DNA遗传信息的“惰性”成分鱼精蛋白，以协助将父本遗传物质高度折叠并安全储存于精子头部，从而确保受精过程中遗传物质被“高效”“高保真”地传递给后代。
在细胞核中，完成上述“一键转换”功能的“分子开关”是一种名为RNF8的泛素连接酶。最新的机制研究揭示，Piwi基因的蛋白质产物具有将RNF8“扣留”于细胞核外的功能。
针对该发现，研究人员将一段RNF8截短多肽导入突变小鼠的精子细胞后，可有效阻断Piwi基因蛋白产物对RNF8的“扣留”，从而逆转精子细胞中鱼精蛋白与组蛋白的交换障碍，恢复精子的正常形态及游动能力。这提示该策略对临床治疗此类无精、弱精症具有重要理论参考价值。
该研究工作揭示了Piwi蛋白在精子发生中的新功能，是一项从人类遗传学到动物模型、分子机理及治疗策略探索的系统研究，代表了遗传学研究的新高度及新深度。
原载于新华网 2017年5月26日 上海频道
作者：刘雪
