Hsp60C是果蝇精子分化与成熟所必需的线粒体分子伴侣蛋白

HSP60家族是从原核生物到真核生物均保守的分子伴侣蛋白家族,在蛋白稳态与细胞应激中发挥重要功能. HSP60在生物生殖发育中起着重要的作用,但在果蝇生殖发育过程中的调控机制与表达定位尚不明确.本研究通过RT-qPCR, Western blot和免疫荧光染色技术,发现果蝇Hsp60C为睾丸特异性表达,定位于各级生精细胞的线粒体衍生聚合体(Nebenkern)中.敲除hsp60C后,果蝇呈现出雄性不育,但在精子发生早期的减数分裂和精子变形均为正常,果蝇的存活及雌蝇育性也显示正常;hsp60C敲除果蝇的精子发生个体化阶段存在缺陷以致无法产生成熟精子,但睾丸过表达Hsp60C可以挽救敲除雄蝇的育性.深入研究不育果蝇的精子发生缺陷,发现hsp60C敲除的精子个体化阶段后线粒体存在形态结构异常.与w1118野生型对照相比, hsp60C敲除后睾丸中线粒体能量代谢相关基因转录本水平发生改变,并且伴有AMPK通路和JNK通路的激活.综上所示, Hsp60C作为线粒体分子伴侣蛋白在精子发生过程中起着重要作用.

睾丸优势表达的Boule蛋白影响果蝇发育

boule基因是屈指可数的高度保守、横跨后生动物的调控多个物种精子发生所不可或缺的基因.在果蝇中,boule基因突变体bol1可导致雄性不育,而boule基因的大片段缺失突变体boule40却表现了致死表型,提示boule可能在胚胎发育过程中也起到一定的作用.为了验证这一假设,首先,本团队利用RT-PCR检测了boule基因在不同组织中的表达情况,并构建了GFP敲入突变体检测Boule蛋白在不同组织中的分布,结果表明boule mRNA及Boule蛋白在发育过程及成蝇的头、胸、腹中均存在.其次,构建了boule基因完全缺失突变体,发现在不同发育阶段均有致死发生.为了探寻这种影响是来自boule基因产生的蛋白还是非编码RNA或是内含子产生的未发现的基因,本团队又构建了boule基因单碱基缺失的移码突变体,发现同样有致死现象.最后,全身性过表达Boule蛋白也可导致果蝇发育过程中的逐渐死亡.以上结果都说明,果蝇体细胞中的Boule蛋白在发育过程中起重要作用,并需要进行精确调控.这一睾丸以外的作用目前只在昆虫中发现.