本报讯 (记者许琦敏)过去几十年中，全球男性的生育能力都在持续下降，但导致男性不育的很多原因却并不明了。上海科学家最近解开了其中一个谜团———中科院生化与细胞研究所刘默芳课题组与上海市计划生育科学研究所施惠娟课题组合作，首次发现人类Piwi基因突变可导致男性不育。昨天凌晨，国际著名学术期刊《细胞》在线发表了这一成果。
在人体制造精子的过程中，有一个非常关键的步骤———鱼精蛋白紧紧压缩、缠绕DNA，并将DNA装进精子头部。这个过程一旦出错，造出的精子会变得畸形，而且根本不会游动，自然也没有钻入卵子授精的能力。Piwi基因就在这个过程里起着重要作用。而此前，科学家对Piwi基因突变在男性不育症中的作用几乎一无所知。
刘默芳课题组与计生所、第一人民医院等合作获得了413例患有无精、弱精症的临床病例，发现其中3例患者Piwi基因中控制蛋白稳定性的关键元件发生了突变。科研人员通过复杂的实验追踪到了Piwi蛋白控制精子发育的过程。原来，Piwi蛋白就像一个爪钩，可以将组蛋白泛素链接酶RNF8扣留在细胞质中。而RNF8却是一个重要的开关，当精子细胞开始形成时，它必须进入细胞核，将原本结合在基因组DNA的组蛋白替换成鱼精蛋白。鱼精蛋白能够将来自父亲的遗传物质高度折叠，并安全存储于精子的头部，确保遗传物质被高效、高保真地传递给后代。
刘默芳说，她们发现，Piwi基因产生突变后，它所产生的蛋白就不会在适当的时候降解消失，“爪钩”不消失，RNF8也就不能及时从细胞质进入细胞核，最终导致鱼精蛋白无法顺利将DNA紧紧压缩进精子头部。
“我们在电镜下发现，Piwi基因异常的小鼠产生的精子，头部的DNA果然是松散的。而正常精子的确是一个头部紧实的‘小蝌蚪’。”刘默芳说，根据这一发现，研究人员将一段多肽放进细胞，让Piwi蛋白没法阻挠RNF8的行动，果然精子又恢复了正常状态。
她说，今后或许可以筛选出小分子化合物，研制成药物，为治疗男性不育增添途径。杂志审稿人一致认为该工作“非常有趣”，它揭示了调控精子变形中组蛋白—鱼精蛋白交换的重要机制，回答了一个非常重要的科学问题。
文汇报 2017年5月27日 第4版
作者：许琦敏
