转录因子Dmrt1触发SPRY1-NF-κB通路以维持睾丸免疫稳态和男性生育力

Transcription factor Dmrt1 triggers the SPRY1-NF-κB pathway to maintain testicular immune homeostasis and male fertility.

作者信息Meng-Fei Zhang, Shi-Cheng Wan, Wen-Bo Chen, Dong-Hui Yang, Wen-Qing Liu, Ba-Lun Li, Aili Aierken, Xiao-Min Du, Yun-Xiang Li, Wen-Ping Wu, Xin-Chun Yang, Yu-Dong Wei, Na Li, Sha Peng, Xue-Ling Li, Guang-Peng Li, Jin-Lian Hua
PMID37070575
期刊Zool Res
发布时间2023-05-18
DOI10.24272/j.issn.2095-8137.2022.440

实验完整度

包含体内小鼠模型(Dmrt1/Spry1敲低)、体外细胞模型(TM4、原代支持细胞)、转录组学(RNA-seq)及表观遗传学(ChIP-seq)、蛋白互作(Co-IP、IP-MS)、功能验证(LPS诱导炎症)等多层级证据。

主要模型

小鼠睾丸支持细胞(SC) 小鼠生精小管移植模型 TM4细胞系 HEK293T细胞

重点核对

Dmrt1和Spry1的敲低效率(qRT-PCR和Western blot验证) LPS诱导炎症的剂量(10 mg/kg腹腔注射)和处理时间(2小时) SPRY1与NF-κB1的互作及结合域(SPRY域和ANK域) 血睾屏障完整性(ZO-1、CLDN1表达和紧密连接超微结构)

摘要

细菌或病毒感染,如布鲁氏菌、腮腺炎病毒、单纯疱疹病毒和寨卡病毒,会破坏睾丸的免疫稳态,导致生精障碍和不育。值得注意的是,最近的研究表明,SARS-CoV-2可以感染男性性腺并破坏支持细胞和间质细胞,导致男性生殖功能障碍。由于抗生素治疗存在许多副作用,寻找炎症损伤的替代疗法仍然至关重要。在这里,我们发现Dmrt1在调节睾丸免疫稳态中发挥重要作用。在雄性小鼠中敲低Dmrt1可抑制精子发生,并在生精小管中引起广泛的炎症反应,导致生精上皮细胞丢失。染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)和RNA测序(RNA-seq)显示,Dmrt1正向调控Spry1(受体酪氨酸激酶(RTK)信号通路的抑制蛋白)的表达。此外,免疫沉淀-质谱(IP-MS)和免疫共沉淀(Co-IP)分析表明,SPRY1与核因子kappa B1(NF-κB1)结合,阻止p65核转位,抑制NF-κB信号通路的激活,防止睾丸过度炎症反应,并保护血睾屏障的完整性。鉴于这项新发现的Dmrt1-Spry1-NF-κB轴在调节睾丸免疫稳态中的作用,我们的研究为人类和家畜男性生殖疾病的预防和治疗开辟了新途径。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Dmrt1如何调控睾丸免疫稳态及其在生精过程中的作用机制?
核心机制
Dmrt1直接转录激活Spry1表达,SPRY1通过其C端SPRY域与NF-κB1的ANK域结合,抑制p65核转位,从而抑制NF-κB信号通路介导的炎症反应,保护血睾屏障完整性。
主要证据
小鼠Dmrt1敲低导致生精障碍和炎症反应;ChIP-seq和RNA-seq显示Dmrt1直接调控Spry1;Co-IP和BiFC证明SPRY1与NF-κB1互作;LPS处理实验表明Dmrt1和Spry1抑制NF-κB激活和炎症因子产生。
研究意义
揭示Dmrt1-Spry1-NF-κB轴在维持睾丸免疫稳态中的新机制,为男性生殖疾病的预防和治疗提供新靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

构建Dmrt1敲低小鼠模型

研究Dmrt1在体内的功能,特别是对生精和免疫稳态的影响。

通过生精小管移植(STT)将shDmrt1慢病毒或siRNA注入小鼠睾丸,建立Dmrt1特异性敲低模型。

2

表型分析

评估Dmrt1敲低对生精和睾丸免疫的影响。

通过组织学、精子计数、精子活力、免疫荧光、TUNEL和ELISA等检测生精细胞、精子参数和炎症因子。

3

转录组和靶基因分析

鉴定Dmrt1调控的基因和信号通路。

对Si-NC和Si-Dmrt1睾丸进行RNA-seq,并与ChIP-seq数据联合分析,鉴定Dmrt1直接靶基因。

4

验证Dmrt1对Spry1的直接调控

验证Dmrt1是否直接转录激活Spry1。

通过双荧光素酶报告实验、Dmrt1剂量依赖实验和qRT-PCR验证Dmrt1对Spry1启动子的激活作用。

5

Spry1敲低小鼠模型

研究Spry1在睾丸中的功能。

利用STT方法敲低Spry1,评估生精、血睾屏障和炎症反应。

6

体外炎症模型

研究Dmrt1和Spry1在LPS诱导的炎症反应中的作用。

使用LPS处理过表达或敲低Dmrt1/Spry1的细胞,检测炎症因子表达和NF-κB信号激活。

7

验证SPRY1与NF-κB1的相互作用

揭示SPRY1抑制NF-κB信号通路的分子机制。

通过Co-IP、IP-MS、BiFC和结构域截短实验确定SPRY1与NF-κB1的结合及其关键结构域。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
脂多糖(Sigma L2630)SigmaL2630
DMEM培养基Corning--
胎牛血清Gibco--
DMEM/F12培养基Corning--
Lipo6000转染试剂BeyotimeC0526
GDNF ELISA试剂盒FANKELF2110-B
抗精子抗体ELISA试剂盒FANKELF2532-B
IL-6 ELISA试剂盒FANKELF2163-B
TNF-α ELISA试剂盒FANKELF2132-B
DAB显色液Beyotime--
Hoechst染料----
DAPI染料BeyotimeC1002
Alexa Fluor 488ZSGB-BIOZF-0511
Alexa Fluor 594ZSGB-BIOZF-0513
Tecnai G2 Spirit Bio透射电镜FEI--
TUNEL染色试剂盒BeyotimeC1090
TRIzol试剂TaKaRa9108
逆转录试剂盒Thermo Fisher Scientific--
SYBR qPCR预混液Vazyme BiotechQ311-02
CFX96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
NP40裂解液Beyotime--
Bradford法蛋白定量试剂盒Tiangen BiotechPA102
核浆蛋白提取试剂盒BeyotimeP0027
NP-40裂解液BeyotimeP0013
抗Flag磁珠BeyotimeP2115
抗HA磁珠BeyotimeP2121
CBB快速染色液Tiangen BiotechPA101
抗DMRT1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-377167
抗β-actin抗体Proteintech66009-1-Ig
抗TNF-α抗体Proteintech60291-1-Ig
抗IL-6抗体Proteintech21865-1-AP
抗IL-1β抗体Proteintech16806-1-AP
抗NF-κB p65抗体CST#8242
抗磷酸化NF-κB p65抗体CST#3033
抗裂解Caspase3抗体CST#9661
抗NF-κB1抗体Proteintech14220-1-AP
抗NF-κB2抗体Proteintech10409-2-AP
抗SPRY1抗体ImmunowayYN3905
抗FLAG标签抗体SigmaF1804
抗HA标签抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7392
抗PCNA抗体Proteintech24036-1-AP
抗鼠IgG-HRPBosterBA1050
抗兔IgG-HRPBosterBA1054
抗DDX4抗体Abcamab13840
抗ZBTB16抗体Biossbs-5971R
抗SYCP3抗体Abcamab15093
抗SOX9抗体Abcamab185230
抗Claudin 1抗体Proteintech28674-1-AP
抗ZO1抗体Proteintech21773-1-AP
抗TLR4抗体Proteintech19811-1-AP
TRIzol试剂Invitrogen15596026
KC-Digital™链特异性mRNA文库制备试剂盒Wuhan Seqhealth TechnologyDR08502
NovaSeq 6000测序仪Illumina--
VAHTS通用DNA文库制备试剂盒VazymeND607
pGL3-Basic质粒Promega--
双荧光素酶报告系统Beyotime--
BHP9504光学分析系统Hamamatsu Photonics--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
Dmrt1敲低小鼠构建
慢病毒注射量(100 μL)、小鼠品系、每组数量(至少20只)、敲低效率(qRT-PCR和Western blot验证)
阅读提示:Materials and Methods: Generation of Dmrt1 and Spry1 KD mice
LPS诱导炎症模型
LPS剂量(10 mg/kg,腹腔注射)、处理时间(图注中指示)、对照组(PBS)
阅读提示:Materials and Methods: LPS administration
细胞培养和处理
细胞系(TM4、原代支持细胞)、LPS浓度(20 ng/mL)、处理时间(0-2小时)
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture and cell transfection; Results
SPRY1与NF-κB1互作验证
Co-IP抗体(anti-SPRY1、anti-NF-κB1)、细胞裂解液(NP40)、磁珠(anti-Flag/HA)、结构域截短体构建
阅读提示:Materials and Methods: Western blotting, immunoblotting, and Co-IP; Results
RNA-seq和ChIP-seq
RNA-seq生物学重复数(2)、ChIP-seq细胞数(1×10^7)、抗体(anti-Flag)、测序平台(NovaSeq 6000)
阅读提示:Materials and Methods: RNA-seq and data analysis; ChIP-seq and data analysis