[发明专利]线粒体蛋白质翻译因子Guf1在雄性不育研究中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及线粒体蛋白质翻译因子Guf1在雄性生殖研究中的应用。具体地，本发明提供敲除Guf1基因的模式生物小鼠在研究雄性不育过程中的用途，更具体地，本发明提供针对Guf1基因敲除的小鼠模型在研究人类雄性生殖、精子发生过程和雄性不育机理和治疗中的用途。

背景技术

目前，全球约有15%已婚夫妇受到不孕不育的困扰，而在男性不育中弱精子症占19%，已成为影响男性生育力的常见病因。精子运动所需能量主要来自线粒体呼吸链的氧化磷酸化。如果氧化磷酸化功能异常，酶活性或表达量改变及线粒体DNA的变异等均可能导致线粒体能量合成障碍，降低精子活力。1955年，Hoffman-Berling最早证明ATP是精子尾部运动的能量来源，所以线粒体的结构和功能状态是评价精子质量的重要指标之一。近年来线粒体结构和功能异常与精子活力低下的相关性已引起关注。

线粒体是细胞进行有氧氧化的主要细胞器，细胞的各项生命活动几乎都是由线粒体氧化磷酸化提供能量，而精子的运动需要大量的能量供应，因此精子线粒体呼吸链的氧化磷酸化功能对维持精子正常活力具有至关重要的作用，若其功能异常可能直接影响能量的产生与传递，导致精子运动障碍。目前，国内外对线粒体呼吸功能和呼吸链能量代谢的研究主要集中在一些高耗氧、能量需求大的组织器官，如肝脏组织、脑组织、心肌组织等，这些高耗氧组织线粒体能量代谢障碍会引起膜电位下降，ATP生成大大减少，影响组织器官的功能。而维持精子正常运动需要大量的能量供给，因此对精子线粒体呼吸功能和呼吸链能量代谢的研究就具有重要的意义。

LepA作为原核细胞蛋白质翻译延伸因子可以与核糖体结合引发tRNA的反向转运，在体外能够增加蛋白质翻译的保真性。lepA的真核细胞同源蛋白Guf1蛋白是非常保守的定位于线粒体基质的蛋白，有研究说明Guf1蛋白突变的酵母细胞在低温条件下线粒体蛋白质合成速率减慢，温度升高线粒体细胞色素c氧化酶活性降低，从而表明Guf1蛋白是线粒体蛋白质合成过程中重要的保真因子。因此Guf1蛋白在高等动物体内的功能研究尤其重要。

发明内容

我们的研究发现Guf1蛋白对于小鼠精子生成有重要意义。Guf1蛋白敲除导致小鼠精子发生过程出现障碍，精子数目显著减少，精子运动能力下降，进一步的研究发现这与睾丸的线粒体氧化磷酸化功能缺陷有关。Guf1蛋白引起线粒体蛋白质翻译加速但是翻译产物保真性差导致其降解加速有可能是线粒体氧化磷酸化功能障碍的一个重要原因。

我们首次发现在模式生物小鼠中Guf1蛋白对雄性生殖线粒体功能具有重要的调控作用。Guf1蛋白编码基因的敲除可以使得小鼠生精障碍，严重影响小鼠的精子发生和成熟，为研究雄性生殖的机理和治疗提供了重要的靶点。

更具体地，本发明提供以下各项：

1.一种获得雄性不育哺乳动物的方法，所述方法包括培育Guf1基因被敲除的所述哺乳动物的雄性。

2.根据1所述的方法，其中所述哺乳动物是人或小鼠。

3.根据2所述的方法，其中所述哺乳动物是小鼠，所述Guf1基因的序列如SEQ ID NO：1所示。

4.一种致使雄性哺乳动物不育的方法，所述方法包括使所述雄性哺乳动物的Guf1基因表达异常。

5.根据4所述的方法，其中所述哺乳动物是小鼠，所述Guf1基因的序列如SEQ ID NO：1所示。

6.Guf1基因作为致使雄性哺乳动物不育的靶点的用途。

7.根据6所述的用途，其中所述哺乳动物是小鼠，所述Guf1基因的序列如SEQ ID NO：1所示。

8.用于检测哺乳动物的Guf1基因表达异常的试剂在制备用于检测所述哺乳动物的雄性不育的诊断剂中的用途。

9.一种用于诊断雄性哺乳动物不育的试剂盒，所述试剂盒包含用于检测所述哺乳动物的Guf1基因异常的试剂。

附图说明

图1：Guf1基因敲除的策略及PCR、蛋白免疫印迹检测；

图2：Guf1敲除的引起的雄性不育病理学分析；

图3：Guf1敲除增加精细胞凋亡，影响精子发生过程；

图4：Guf1敲除小鼠的睾丸和精子线粒体的透射电镜观察；

图5：Guf1蛋白对线粒体呼吸链复合物功能的影响；

图6：Guf1敲除对线粒体呼吸链复合物亚基蛋白的影响；