附睾精子过渡期间获得的small RNA对小鼠胚胎发育至关重要

哺乳动物精子装载的 small RNA在发育过程中发生显著改变，因为在附睾的睾丸后成熟过程中，几波microRNA和tRNA片段被运送到精子。近日，来自美国马萨诸塞大学医学院的研究人员Rando在DEVELOPMENTAL CELL（IF=9.616）发表了一篇题为“Small RNAs Gained during Epididymal Transit of Sperm Are Essentialfor Embryonic Development in Mice”的文章，他们利用这一发育过程来探测精子RNA有效载荷在胚胎植入前发育中的功能。他们使用从近端（头部）与远端（尾部）附睾获得的精子通过卵胞浆内单精子注射（ICSI）产生受精卵，然后记录所得胚胎发育的表型特征。使用头部精子产生的胚胎在整个植入前发育过程中显着过度表达多种调节因子，随后植入效率低下，并且在植入后很快失败。值得注意的是，将纯化的附睾尾部特异性小RNA显微注射到头部衍生的胚胎中不仅完全挽救了植入前的分子缺陷，而且还抑制了植入后的胚胎致死性表型。这些发现揭示了哺乳动物精子睾丸后成熟过程中小RNA重塑的重要作用，并确定了对精子传递的microRNAs有反应的特定植入前基因表达程序。

技术路线:

主要结果:
1 多个表观遗传调控因子在附睾头部来源精子产生的胚胎中（4细胞，8细胞）的过度表达。

                                                                                                                                图1 实验路线

                                                                                                                 图2 睾丸后精子成熟对植入前基因调控的影响

2 Caput-Derived胚胎在植入后发育中表现出多重缺陷。

                                                                                                            图3附睾头部的精子在移植后早起发育失败。

3 睾丸精子和Cauda附睾精子都能够支持从受精到出生的类似胚胎发育，而Caput附睾精子独特地引起调节和发育畸变。

                                                                                                                 图4 睾丸来源精子产生的胚的分子机制分析

4 在附睾过渡期间获得的small RNAs挽救Caput-Derived胚的缺陷。

                                                                                                            图5 Cauda特异性的miRNA恢复Cauda胚的生长
5 Cauda特异性small RNAs拯救了Caput-Derived胚胎的发育。

                                                                                               图6 Cauda特异性MicroRNAs，而不是tRFs，可以挽救Caput植入前的缺陷。

                                                  图7 Cauda特异性小RNAs拯救Caput胚胎的发展