本文转自：人民日报客户端

近20年来，我国不孕不育发病率从6.9%增至17.1%，其中男性因素约占不育因素的40%。对哺乳动物雄性个体而言，生精细胞历经有丝分裂、减数分裂以及最后的形变才能发育为成熟精子，遗传突变和基因表达异常是男性不育的重要病因。然而，精子形成过程中仍有许多谜题尚未破解。

在精子细胞形变过程中，随着细胞核被逐步压缩，基因组的转录活动将逐渐降低直至完全停止。后期精子细胞发育所需基因需提前转录为信使核糖核酸（mRNA），然后以接近于“休眠”的翻译抑制状态储存起来，直到特定发育阶段再被激活翻译，合成蛋白质发挥功能。精子细胞中储存的这些mRNA如何被翻译激活？科学家们对此知之甚少。

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8月12日，一项发表在国际学刊《科学》上的研究成果，揭示了精子生成中的部分奥秘。这项成果的研究团队是中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）的刘默芳研究组、上海交通大学医学院附属新华医院黄旲研究组，以及国内外多家实验室合作研究发现，RNA结合蛋白FXR1可通过液-液相分离激活小鼠后期精子细胞中mRNA的翻译，保障健康精子生成。

在长达7年的科研实验中，研究团队以小鼠为模式动物展开研究。他们发现，一个RNA结合蛋白FXR1在小鼠睾丸中特异性高表达，并且大量出现在后期精子细胞的蛋白质翻译机器中。在生殖细胞中敲除FXR1基因后，小鼠睾丸中与FXR1结合的mRNA翻译活性降低、蛋白表达明显减少；小鼠则表现为无精、雄性不育。

在进一步的研究中，团队还发现，精子细胞中FXR1与多个翻译相关因子存在相互作用，并在体内形成一种动态且可招募大量mRNA的液滴结构。现有理论认为，此类液滴结构通常是某些生物大分子（如蛋白质或核酸）在细胞内达到一定浓度后，形成独立于周围环境的无膜亚细胞器结构，以执行特定生化反应或生物学过程，其形成过程称之为液液相分离，该现象普遍存在于真核生物细胞。随后，通过体外实验证明，FXR1具有显著的液液相分离能力。研究人员由此推测，FXR1可能通过液液相分离形成上述液滴结构，进而参与mRNA的翻译激活过程。

为了验证这一猜想，研究人员在体外培养细胞和体内精子细胞中分别测试了FXR1液滴形成能力与mRNA翻译活性的关系。结果显示，破坏FXR1的液滴形成能力将导致mRNA翻译活性降低，小鼠表现为无精、雄性不育。

该研究揭示了小鼠后期精子细胞中由FXR1液液相分离介导的mRNA翻译激活新机制，有助于进一步认识复杂的精子发生过程，为男性不育诊断和治疗提供理论依据。

刘默芳表示，团队在和多个辅助生殖医学中心的合作研究中，发现一些男性不育患者存在着相关调控通路基因突变。团队将继续该领域的科研攻关，为研发治疗男性不育的小分子药物提供依据。

前排左四为刘默芳研究员。

法国人类遗传研究所Martine Simonelig教授在随刊配发的展望评论中指出，“该研究发现了生物分子凝集翻译激活的新功能，并进一步揭示了FXR1相分离能力对于小鼠精子发生的重要性”。

获悉刘默芳团队的科研成果后，年近八旬的导师王恩多院士来到中国科学院分子细胞科学卓越创新中心表示祝贺。她评价说，这项研究是刘默芳团队从实验的蛛丝马迹中发现的重要的科学问题，“如果不是有敢于探索的科研人员继续深究，可能就忽略了”，而刘默芳深究下去，并联合多方面志同道合的科学家，共同攻破科学难题。

“这让我想起，当年我的导师王应睐院士牵头做人工合成胰岛素时，上海、北京的科学家联合攻关。他说过，这不是北京的胰岛素或是上海的胰岛素，这是中国的胰岛素。只有大家为了解决科学问题，精诚合作，发挥各自的优势，才能攻克那些难以解决的科学难题。”王恩多说。

（文中图片和视频由中国科学院分子细胞科学卓越创新中心提供）

关键词： 精子生成 男性不育