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科技日报记者 金凤

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核糖体是由多种蛋白质组成的一个复合体,它能将信使RNA (mRNA)“翻译”成机体所需要的蛋白质,即将遗传密码转换为氨基酸序列,并将氨基酸单体构建为蛋白质。男性生殖细胞的发育和精子形成的过程中,也存在复杂的“翻译”过程。然而,精子形成过程中,这种“翻译”是否由一个特殊的核糖体完成,此前一直成谜。

近期,南京医科大学教授沙家豪、郭雪江团队联合中科院生物物理研究所研究员秦燕、江涛团队研究发现,一种雄性生殖细胞特异的核糖体在精子形成过程中具有不同的蛋白共翻译折叠功能,并明确了精子蛋白质如何在其生命周期中保持功能和稳定性。相关成果于15日发表于《自然》杂志。

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。以往,科学家们普遍认为核糖体就是蛋白质的“翻译机器”,它对mRNA进行无差异的识别和翻译,合成机体所需的全部蛋白质。

近年来,越来越多的研究表明,真核生物中,不同的组织器官中的核糖体可能是不同的。

但是,是什么决定了核糖体的不同,不同的核糖体,结构和功能有什么差异,仍存在研究空白。此次研究中,科研人员证实了核糖体蛋白在不同器官和发育阶段的差异性,并发现雄性生殖细胞具有特殊的功能性核糖体。

“我们研究发现,雄性生殖细胞中,有一种特殊的蛋白质RPL39L,它参与核糖体多肽出口通道的构成。生殖细胞核糖体会合成精子形成所需要的蛋白质,多肽出口通道的大小不同、理化性质的改变,会影响精子蛋白的折叠情况,并最终影响蛋白的稳定性和精子的结构与活力。”论文第一作者、南京医科大学博士李会玲告诉科技日报记者,精子从睾丸排出、附睾储存,再释放到雌性生殖道需要经历漫长的时间,这对精子蛋白的稳定性有更高的要求。这项研究中,特殊核糖体较为宽敞的多肽出口通道更有利于精子相关蛋白的折叠,使得精子蛋白稳定,精子活力较高。反之,没有特殊多肽出口通道充分折叠的情况下,精子蛋白稳定性下降,继而导致精子畸形和活力降低。

李会玲表示,这种生殖细胞特异核糖体的发现,扩展了大家对核糖体功能和哺乳动物蛋白组织和细胞特异性表达模式调节的理解。“这次是我们首次发现生殖细胞与其他脏器中的核糖体存在结构和功能的差异。RPL39L在小鼠和人中的蛋白序列高度相似,我们希望继续在男性不育患者中筛查RPL39L突变,以便了解其在男性不育中的作用和精子形成缺陷的病理机制。”