人类BOLL启动子的异常甲基化阻碍了从精原细胞到精子细胞的生殖细胞发育

目的：BOLL是一个在精子发生中至关重要的高度保守基因，其在多种物种中通过DNA甲基化进行表观遗传调控。本研究旨在确定BOLL启动子甲基化是否导致少精子发生（HS）的无精子症男性中BOLL下调，并探讨其与人类精子发生的潜在调控关联。方法：我们进行了焦磷酸测序，评估无精子症男性（HS）与正常精子发生（NR）睾丸样本中推定BOLL启动子的甲基化水平，并评估其与精子发生严重程度和基因表达的相关性。使用计算机CpG岛（CGI）预测和荧光素酶报告基因实验确认甲基化敏感调控区域。通路富集分析确定了与BOLL相关的生物学过程。使用HEK293T细胞和GC2细胞中BOLL过表达的功能实验，以及GC2细胞中使用5-氮杂-2'-脱氧胞苷（5-AZA）的去甲基化实验，探讨下游转录效应。结果：HS样本中BOLL启动子CGI内的8个CpG位点显著高甲基化，其中7个与精子发生评分显著负相关，3个与BOLL转录水平显著负相关。区域-1434至+180被确认为甲基化敏感启动子。基因本体分析表明，精子细胞发育和分化是BOLL相关的最主要通路。通过质粒转染在HEK293T细胞和GC2细胞中过表达BOLL，上调了精子细胞特异性基因（TNP2和GAPDHS），同时抑制了精原细胞相关标志物（ID4和PIWIL4）。在GC2细胞中，5-AZA处理增强了Boll表达并诱导了下游精子细胞特异性基因，包括Prm2，该基因对单独BOLL过表达无响应。结论：我们确定了HS中高甲基化的特定BOLL启动子CpG位点，这些位点与基因表达降低相关。这些发现表明启动子甲基化可能导致BOLL沉默和精子细胞分化受损，支持其在人类精子发生中的调控作用。