Trib3基因敲除对大鼠睾丸转录组的影响及其在精子发生中的作用

摘要

Trib3是整合细胞代谢与应激反应的关键因子,但其在雄性生殖系统中的功能尚不清楚。为探究Trib3在雄性生殖系统中的功能,本研究通过CRISPR/Cas9技术构建Trib3敲除(knockout, KO)大鼠(Rattus norvegicus)模型,以阐明其缺失对睾丸发育及精子发生的系统性影响与分子机制。对31日龄野生型与Trib3基因敲除型大鼠睾丸组织进行转录组测序与生物信息学分析,结果显示Trib3敲除导致5 621个基因表达发生显著改变,这些基因主要富集于外源物质代谢与解毒、细胞信号传导与相互作用、基础代谢与细胞活动三大功能模块。RT-qPCR验证发现,生殖干细胞维持相关基因(Nanos1、 Foxo1、Sox3、 Lin28a、 Zbtb16、 Sall4)表达下调,而细胞间识别与DNA损伤反应相关基因(Thy1、 Tp53rk)表达上调。组织学及免疫荧光结果进一步证实,敲除后睾丸出现曲细精管萎缩、生精上皮紊乱、晚期精子细胞缺失及圆形精子细胞异常累积, TRIB3蛋白缺失且生殖细胞标志物VASA阳性细胞数量异常增多。综上所述, Trib3敲除通过广泛改变睾丸基因表达谱,削弱干细胞干性调控网络并广泛重编程代谢与解毒、精子发生及细胞信号传导相关基因的表达,从而破坏生精微环境与精子发生,最终导致曲细精管结构异常与精子发生衰竭。

关键词

Trib3 / 精子发生 / CRISPR/Cas9 / RNA-seq

基金资助

内蒙古自然科学基金面上项目(2024MS08083); 内蒙古医科大学面上项目(YKD2024MS001);内蒙古医科大学重点项目(YKD2022ZD012)共同资助