2022, Sha-Jiahao, Nature
A male germ-cell-specific ribosome controls male fertility
1. Assess the heterogeneity of ribosomes across tissues
实验设计:
对出生后 60 天雄性小鼠的 9 个组织进行 Ribosome-Profile;对分离出的 monosomes 进行蛋白质组学分析;对以上所有组织的蛋白质组学进行比较
结果:
Extended Data Fig. 1C
在 9 个组织中共识别出 84 种 ribosome protein;其中 50 种是 大亚基,34 种是小亚基;77 种是所有组织共有的,7 种是至少在一个组织中特异表达的。
RPL39L 和 RPL10L 被强调:
RPL39L 和 RPL10L 在 testis 中特异性高表达;这两个基因的原始同源基因 RPL39L 和 RPL10L 在精巢中特异性低表达。
Figure. 1bce
2. Assess the heterogeneity of ribosomes across testis development
实验设计:
对出生后 1 week, 2 weeks, 3 weeks 和 4 weeks 的雄性小鼠 testis 进行 Ribosome-Profile;对分离出的 monosomes 进行蛋白质组学分析;对以上所有组织的蛋白质组学进行比较
结果:
Figure. 1e
RPL39 和 RPL10 的 mRNA 和 蛋白质 水平在 spermatocyte 后迅速下降;RPL39L 和 RPL10L 的 mRNA 和 蛋白质 水平在 spermatocyte 后迅速上升
Extended Data Fig. 1o
Note 1: 文中还描述了其他 ribosomal protein genes 的表达状况
Note 2: 分析的重点是 core ribosomal protein genes 和 相应 paralog 之间沿 spermatogenesis 的表达差异
3. RPL39L knockout causes male subfertility
实验设计:
Extended Data Fig. 2ab
用 Cas9 技术构建三个 RPL39L Knockout 小鼠品系;测量这三个小鼠品系中的 RPL39L 和 RPL39 的表达量变化,以及对相应小鼠生殖的影响
结果 1:
Extended Data Fig. 2cd
KO 小鼠 testis 中的 RPL39L 表达量显著降低;KO 小鼠 testis 中的 RPL39 表达量显著升高
结果 2:
Figure. 2bc
Phenotype analysis of male Ribosome ST−/− mice showed smaller testis sizes, lower testis/body weight ratio, increased ratios of abnormal sperm head and tail, severe subfertility with significantly fewer cumulative live pups born compared with wild-type mice.
The sperm count, motility and progressive motility were reduced in our Ribosome ST−/− mice.
Extended Data Fig. 2fg
结果 3:
Extended Data Fig. 2l
sperm release was delayed, with ESs being retained until stage IX of the seminiferous epithelium cycle.
Extended Data Fig. 2k
结果 4:
Extended Data Fig. 3e
Defective axoneme in the tail of Ribosome ST−/− sperm
Extended Data Fig. 3f
结果 5:
Extended Data Fig. 3g
Increased apoptosis in germline cells
4. Proteins decreased in RPL39L-KO ESs
实验设计:
从 野生型 和 RPL39L-KO 的小鼠精巢中分离出 seprmatocyte 和 spermatid,并分别对其进行蛋白质组的测定;比较不同基因背景的相同细胞类型的蛋白质组
结果 1:
Extended Data Fig. 4b
与 野生型 相比,RPL39L-KO 小鼠的 Spermatocyte 中蛋白质组相差不大
结果 2:
Figure. 3e
与 野生型 相比,RPL39L-KO 小鼠的 Spermatid 中蛋白质组相差很大
结果 3:
Extended Data Fig. 4cd
将 结果 2 中上调下调基因进行 GO 分析,结果与之前的形态学和组化结果符合
5. Ribosome ST shows a distinct NPET structure
结果 1:
Extended Data Fig. 5a
RPL39 从酵母到人都存在,且序列保守;RPL39L 仅存在于鼠和人等哺乳动物中。