北师大陈苏仁课题组在Development发表文章揭示了ACTRT1在精子发育和功能中的作用

    来源：北京师范大学官网，2022-05-28  

2022年5月26日，陈苏仁副教授研究组在发育生物学著名期刊《发育》（Development）上在线发表题为“Loss of perinuclear theca ACTRT1 causes acrosome detachment and severe male subfertility”的研究论文。

成熟的精子可主要分为头部、尾部（鞭毛）和头尾连接三个部分。顶体（Acrosome）是紧紧附着于精子头部前端细胞核膜上的特殊细胞器（双层膜临时性细胞器），可释放其内的酶类用来消化卵丘颗粒细胞和卵子透明带，对于受精至关重要。临床上，部分男性不育症患者的精子可见顶体缺失或顶体脱落等缺陷。精子的结构尚有许多未解之谜，例如：顶体是如何锚定在精子头部核膜上的呢？

在细胞核膜（Nuclear envelope, NE）和顶体内膜（Inner acrosomal membrane, IAM）之间有一层~20 nm的特殊骨架结构——顶体下层板（Acroplaxome），是核周层（Perinuclear theca）的一部分。顶体下层板主要由F-actin纤丝和一些精子特异表达蛋白组成，该结构的生理作用尚不明确。陈苏仁课题组的研究首先揭示了ACTRT1为精子顶体下层板特异表达的ARP蛋白之一，并与ACTL7A和ACTL9存在共定位与相互作用。Actrt1基因敲除雄鼠表现为严重的生育率降低，辅助生殖中ACTRT1缺失的精子使卵子受精的能力亦见显著下降。Actrt1基因敲除小鼠精子头部形态缺陷严重，顶体下层板亦有明显的分布紊乱，发生顶体从核膜上脱落。Actrt1基因敲除小鼠的精子顶体形成过程中，顶体下层板变得疏松，厚度~58 nm（正常为~20 nm）。进一步的研究发现，ACTRT1与顶体内膜（IAM）蛋白SPACA1和核膜（NE）蛋白PARP11、SPATA46相互作用，形成“顶体内膜—顶体下层板—核膜（IAM-Acroplaxome-NE）”三明治样结构，负责将发育中的顶体紧紧锚定在核膜上。

该项研究得到科技部国家重点研发计划（2019YFA0802101A）和细胞增殖及调控生物学教育部重点实验室开放基金的资助。文章还特别致谢实验技术技术中心刘进、席超等老师的支持与帮助。陈苏仁副教授为该论文的通讯作者，博士生张小真为第一作者，北京师范大学生命科学学院细胞增殖及调控生物学教育部重点实验室为唯一完成单位。

论文链接：Zhang X et al., Loss of perinuclear theca ACTRT1 causes acrosome detachment and severe male subfertility. Development. 2022; Ahead of print.