酵母模型对男性不育的分子机制分析

男性不育症是一种男性常见疾病,不能生成精子是男性不育症的常见因素之一。宾夕凡尼亚州大学医学院的研究者利用酵母作为生物体模型对男性不育症的分子机制进行了研究。

由于酵母孢子的形成过程与哺乳动物精子的形成过程非常相似,选择酵母作为生物体模型进行研究，对酵母进行了筛选试图找到不能生成孢子的突变体。最终目的是揭示生殖细胞(配子)形成过程中表观遗传学对基因表达调控的机制。在研究中发现有几个蛋白的位点在精子和卵子形成过程中起重要表观调控作用。这几个对配子形成起关键作用的蛋白可能成为人类男性不育症的重要生物标记。

表观遗传是指并非通过DNA序列,而是通过一种比遗传突变更精细的机制影响细胞表达蛋白的功能而影响生物体遗传。表观遗传因子并不会改变密码子的阅读,而是用一种类似开关的机制对表达的高低进行调控。

在研究初期,发现在孢子形成缺陷的酵母中存在着组蛋白H3和组蛋白H4的突变。细胞中的DNA并不是自由漂浮的相互缠绕的线团,它紧密地缠绕着蛋白聚合体.这些蛋白聚合体是由组蛋白构成的,当DNA与这些蛋白聚合体的缠绕发生松紧变化时就会影响基因表达。对酵母突变体进行了超过一百次的测试从而确定了组蛋白修饰是配子形成的关键因素。分析证实，组蛋白H3和H4位点变化是非常重要的影响因素。

这项研究有着非常重要的意义。第一,建立了一种筛选方法鉴定精子或卵子形成过程中的表观遗传学改变。应用这种模式对其他组蛋白进行研究。第二,它证实了酵母孢子的形成与哺乳动物配子形成的机制非常相似,突破了对小鼠进行遗传筛选的固有的技术障碍。第三,假定这些表观遗传学标记物同样在人类存在,并与人类标记物功能相似.这个研究确定了人类男性不育症的可能的生物标记。