精子鞭毛多发形态异常(multiple morphological abnormalities of the sperm flagella，MMAF)是一种遗传缺陷导致的畸形精子症。由于精子鞭毛缺失、短小、卷曲、弯折或不规则，以及不同畸形的组合，患者的精子活力低下，超微结构呈现以鞭毛轴丝中心微管缺失为主要特征的鞭毛组装异常，以及纤维鞘、外周致密纤维、线粒体鞘和动力蛋白臂等结构的缺陷。MMAF男性无法自然生育，需借助辅助生殖技术获得后代。由于MMAF分子病因的异质性，导致患者的辅助生殖结局不尽相同。本文总结了已发现的MMAF候选基因及其功能机制，为MMAF的临床诊疗和研究提供参考。

精子RNA量少,但种类多.由于生物技术的发展,多种精子RNA的功能和机制被阐明.微小RNA (miRNAs)和mRNA影响精子形成过程中的染色体固缩、鞭毛结构与动力;与Piwi蛋白相作用的RNA(piRNAs)抑制反转录转座子活性、维持基因组稳定,但作用有限.受精和早期胚胎发育过程中,mRNA调节细胞能量通路、影响配子功能(如核质运输和有丝分裂);miRNAs和内源性小片段干扰RNA(endo-siRNAs)的缺失会使胚胎早期发育产生异常;部分miRNAs前体(pri-mir-RNAs)以前体形式运输,在受精后激活,调节胚胎干细胞多能性;长链非编码RNA(lncRNAs)可调控胚胎基因组的表达与沉默.实验证明,精子RNA[转运RNA来源的小RNA(tsRNAs)、miRNAs、piRNAs]可作为一种稳定的跨代表观遗传标记,通过修饰、改造遗传物质的高级结构,重塑获得性表型并稳定地传递给子代.

真核细胞的纤毛(也称鞭毛)是一种突出于细胞表面的极性细胞器,纤毛不仅参与细胞运动,还参与信号传导等过程,其结构或功能异常引发的一系列人类疾病称为“纤毛相关性疾病”.纤毛相关性疾病巴德-毕德氏综合征(Bardet-Biedl syndrome,简称BBS)由BBS相关基因缺陷导致,为了研究致病基因BBS8的生理作用和功能,构建模式生物莱茵衣藻BBS8基因缺陷突变体,利用性状观测和生化分析检测突变体的表现型和生理功能.免疫荧光表明BBS8蛋白是一种鞭毛蛋白且在基体有特异性定位;bbs8突变体感光极性运动消失,并在解聚诱导实验中鞭毛解聚缓慢;鞭毛的银染和质谱结果表明突变体的鞭毛膜蛋白在鞭毛内异常积累.文中通过实验证据说明BBS8蛋白在参与鞭毛内膜蛋白运输中起到重要作用,并极可能通过介导膜蛋白反向运输发挥生理功能.

应用转录组测序技术(RNA-seq)筛选鼠伤寒沙门菌baeSR和acrB相关的靶基因,为鼠伤寒沙门菌耐药机制的深入研究奠定基础.采用RNA-seq技术分析baeSR和acrB基因缺失后表达量变化的相关耐药基因,通过GO富集和KEGG通路探索其主要功能,qRT-PCR验证部分差异基因.以|log2(Fold Change)|>1且q value<0.005为条件,其中以CR△acrB和CR为比较组,共筛选到1320个差异表达基因,894个下调,426个上调;以CR△baeSR△acrB和CR为比较组,共筛选到1377个差异表达基因,972个下调,405个上调.GO富集分类结果显示差异基因主要集中在跨膜运输、细胞黏附、纤毛或鞭毛运动等功能;KEGG数据库显示,差异基因主要富集在代谢途径、ABC转运系统、双组份信号转导系统、鞭毛组装、β-内酰胺抗性等通路.其中,ompR、csgD、fliA、fliG可通过调节细菌生物膜形成能力调控其对多种抗生素的耐药性;emrA、mdtC、yejE属于外排泵相关基因,可介导细菌对黏菌素、新生霉素等的耐药性;STM3031可赋予沙门菌头孢曲松抗性;pmrF可参与调节细菌对多粘菌素的抗性.鼠伤寒沙门菌acrB和baeSR基因缺失可影响相关耐药基因的表达.

纤毛/鞭毛内运输机制(IFT)在纤毛/鞭毛形成中发挥非常保守的作用,精子尾部鞭毛轴丝的发育与纤毛形成类似,均由纤毛内运输调控.在所有哺乳动物细胞中,精子尾部含有的鞭毛最长,但目前极少有研究关注IFT在精子鞭毛形成中的作用及其机制.本文将讨论精子发生过程中IFT的作用及其在调控男性生殖健康中的重要性.

分子马达作为生物体重要组成部分,参与细胞内物质运输、有丝分裂及细胞骨架的构建等,是生物体内一种蛋白质类纳米机器.分子马达种类很多,沿微管定向运动的动力蛋白和驱动蛋白、以肌动蛋白丝为运动轨道的肌动蛋白、三磷酸腺苷(ATP)合成酶、以离子跨膜运输为驱动力的鞭毛马达等,它们运输受到阻碍会引起疾病,如胃癌、阿尔茨海默病及黑色素瘤等.分子马达定向运动的特性使其可靶向治疗疾病,因此针对分子马达的研究具有重大意义,目前已成为医药领域的研究热点之一.笔者首先详细介绍了分子马达的种类、组成结构、主要功能以及运动机制,然后总结了近几年分子马达的应用进展,最后对未来的发展进行了展望,并对分子马达研究当前存在的问题进行阐述.

纤毛/鞭毛是真核生物细胞表面伸出的进化保守的细胞器,独特的位置和特性使它们在细胞运动和信号传递等生命过程发挥重要作用.哺乳动物纤毛/鞭毛的组装和维持都依赖纤毛/鞭毛内运输(intraflagellar transport,IFT).IFT是由IFT复合体A和复合体B在驱动蛋白或马达蛋白驱动下的双向运输系统.该过程可将货物蛋白在胞体的合成位点与纤毛/鞭毛尖端的装配位点之间进行运输.鞭毛是哺乳动物精子产生动力的特异性细胞器,其完整性对精子正常功能至关重要.近年来研究表明,IFT在哺乳动物精子鞭毛形成和雄性生殖能力方面必不可少.本文对参与IFT的蛋白在精子鞭毛形成中的作用和机制进行了综述,以探讨其在男性不育症中的发病机制,为不育症的诊断和治疗提供理论基础.

精子领(manchette)是一种暂时存在于精子形成过程中的结构,主要由微管和肌动蛋白构成.作为细胞骨架的特殊组织形式,精子领还与精子细胞中的核骨架及中心体存在相互作用.在精子细胞变形过程中,精子领是运输囊泡和蛋白质的重要平台,其结构或功能异常可能导致鞭毛组装及精子核成形障碍,最终影响雄性生育能力.综述精子领的结构组成、形成及解聚、精子领内运输(intra-manchette transport,IMT)及调控机制.其中,调控精子领形成及维持的蛋白包括钩蛋白家族、中心体蛋白家族、纤毛及鞭毛相关蛋白家族等;参与IMT的蛋白包括驱动蛋白家族、鞭毛内运输蛋白复合体-B等.深入了解精子领相关机制有助于阐明部分男性生精障碍病例的病因及病理机制,也可为男性避孕方法的开发提供新的思路.

Bardet-Biedl综合征(Bardet-Biedl syndrome,BBS)是一种罕见的常染色体隐性遗传的纤毛相关疾病,其病因主要与编码BBS蛋白复合体BBSome、鞭毛内运输复合体等基因突变有关.本文报道了1例21岁的女性BBS患者,该患者具有肥胖、视网膜色素变性、双肾囊肿的典型特征,还存在2型糖尿病、非酒精性脂肪肝、亚临床甲状腺功能减退症、轻度传导性听力下降等不典型表现.全外显子组测序发现该患者的BBS12基因2号外显子存在复合杂合突变(c.188delC,p.T63fs和c.1993_1995del,p.665_665del).进一步通过Sanger测序发现患者的父亲和母亲分别携带c.188delC(p.T63fs)和c.1993_1995del(p.665_665del)突变,但均无相关症状.综上所述,本病例报告发现了BBS12基因的两个新的突变位点(c.188delC,p.T63fs和c.1993_1995del,p.665_665del),为该疾病的研究提供了新的遗传资源,同时该病例还展示了患者从出生到成人期间的整个疾病发展过程,能够帮助临床医生更好地理解BBS.

目的 探讨高龄妊娠子代脑海马星形胶质细胞和神经元初级纤毛与凋亡的变化情况以及LKB1/AMPK通路在其中的作用.方法 采用12月龄SD雌鼠与3月龄SD雄鼠交配产下子代作为高龄(advanced maternal age,AMA)组,3月龄SD雌鼠与3月龄SD雄鼠交配产下子代作为适龄(control,Ctl)组,于生后第14、28、60天(P14、P28、P60)对两组(各时间点每组14只,均雌雄各半)进行下列研究:苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色和尼氏染色观察海马神经元形态、数量及其内部尼氏体的变化;免疫荧光检测海马初级纤毛标志物抗ADP核糖基化因子相似蛋白-13B(anti-ADP-ribosylation factor-like protein 13B,ARL13B)表达,Western blot 检测海马鞭毛内运输蛋白 88(intraflagellar transport 88,IFT88)表达,评估初级纤毛发生功能变化;TUNEL染色及Western blot检测促凋亡基因Bax表达蛋白(BAX)、抑凋亡基因Bcl-2表达蛋白(BCL-2)水平,观察海马内细胞凋亡变化;Western blot检测肝脏激酶B1(liver kinase B1,LKB1)、单磷酸腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate activated protein kinase,AMPK)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)及其对应的磷酸化蛋白表达水平,评估LKB1/AMPK通路变化.结果 与Ctl组相比:HE染色、尼氏染色结果显示,AMA组在P14时海马神经元数量明显减少(P＜0.05),AMA组在各时间点海马神经元形态和尼氏体数量、形态均存在异常变化;AMA组ARL13B阳性细胞发生率在P14(P＜0.05)和P28(P＜0.001)时均显著下降,ARL13B长度在P14和P28显著缩短(P均＜0.05),同时,AMA组IFT88蛋白表达在P14时明显下降(P＜0.01);TUNEL染色发现AMA组在P14时海马内细胞凋亡率明显增高(P＜0.05);Western blot结果显示AMA组在P14时BAX蛋白表达显著升高(P＜0.001),BCL-2蛋白表达显著降低(P＜0.01);AMA组在P14时磷酸化LKB1表达明显下降(P＜0.05),磷酸化AMPK表达水平在P28和P60时明显升高(P均＜0.01),磷酸化mTOR表达在P60时明显下降(P＜0.05).结论 高龄妊娠子代幼年期脑海马存在神经元损伤、初级纤毛发生缺陷和生长功能抑制,以及凋亡异常激活,同时高龄妊娠子代脑海马星形胶质细胞和神经元初级纤毛调控的LKB1/AMPK通路在各年龄期均存在异常活化.