《線粒體膜蛋白prohibitin調控人精子運動的機制研究》是依託復旦大學，由陳紅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：線粒體膜蛋白prohibitin調控人精子運動的機制研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳紅
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
申請人前期研究表明，人精子運動能力下降是精液活性氧增高所致；弱精症或少弱精症精子運動和線粒體膜電位下降與線粒體膜蛋白prohibitin表達下降密切相關，提示prohibitin調控人精子運動能力。因此本項目將進一步以螢光探針和流式細胞術檢測線粒體活性氧水平、膜去極化、呼吸狀態和脂質過氧化程度，分光光度法檢測呼吸鏈複合體I和III活性，比較精子線粒體功能變化及與精子運動和prohibitin表達的相關性。免疫螢光、磷酸化蛋白質質譜術和蛋白免疫印跡比較精子PI3K和AKT表達和磷酸化差異及與prohibitin表達相關性；添加PI3K抑制劑驗證AKT磷酸化、線粒體功能和精子運動變化。Phb shRNA慢病毒感染小鼠睪丸驗證精子PI3K和AKT表達及磷酸化、線粒體功能和精子運動的變化，以明確prohibitin通過PI3K/AKT調控人精子運動的機制，為男性不育診治提供新的分子靶標和理論依據。
結題摘要
本課題組前期研究結果表明，人精子運動能力對活性氧(ROS)增高導致的氧化應激最易感；弱精症或少弱精症患者精子運動能力和線粒體膜電位的下降與其線粒體膜蛋白prohibitin(PHB)表達下降密切相關。我們推測精子PHB可能通過影響線粒體功能包括ROS產生而調控精子運動能力。因此，本項目進一步檢測精子的線粒體功能，包括線粒體ROS和膜電位水平，脂質過氧化水平，以及呼吸鏈複合體I(MCI)酶活性，比較精子的線粒體功能與其PHB表達和運動能力的相關性；其次，檢測分析精子PI3K和AKT表達及其磷酸化位點和水平，以及與精子PHB表達、線粒體功能和運動能力的相關性。在完成上述研究計畫並取得預期成果的基礎上，進一步檢測分析：①精子MCI結構亞單位組裝因子NDUFAF1表達，以明確MCI結構完整性；②精子PTEN表達及其磷酸化位點和水平，以明確其對PI3K/AKT信號通路的調控；③精子PHB蛋白磷酸化位點和水平，以及與AKT蛋白及其磷酸化位點和水平的定位關係，以明確磷酸化的精子PHB和AKT蛋白的相互關係。研究結果表明，與正常精子相比，弱精症或少弱精症患者精子的線粒體功能出現明顯異常，主要表現線上粒體ROS增高與膜電位水平降低，脂質過氧化水平增高，以及MCI電子傳遞功能下降。究其原因，可能與精子PHB和MCI結構亞單位組裝因子NDUFAF1的表達下降有關，從而影響精子MCI結構和功能的完整性，導致線粒體ROS增高，精子運動能力下降。其次，PI3K/AKT/PTEN信號通路在人精子表達，其磷酸化水平與精子PHB表達、線粒體功能和運動能力密切相關；AKT磷酸化蛋白(pAKT S473)與PHB蛋白在精子線粒體共定位表達，而且PHB磷酸化蛋白(pPHB T258)在精子線粒體表達。提示精子PHB蛋白的磷酸化水平與AKT蛋白的磷酸化有關。同時AKT可能通過調控精子PHB蛋白的磷酸化水平，影響精子MCI結構和功能的完整性，最終調節線粒體ROS水平，從而確保精子的線粒體功能和運動能力。該研究成果為深入理解PI3K/AKT/PTEN信號通路與PHB相互作用而影響精子的線粒體功能和運動能力，提供了新的理論基礎。同時基於Crispr-Cas9技術成功構建的phb/floxp小鼠，也為後續深入研究PHB表達及其磷酸化機制創造了有利條件。
