生长素诱导的蛋白降解技术在线虫精子发生中的应用

作     者：陈新艳 张琦 陈联万 王宁 马肖静 单进 赵艳梅 苗龙 CHEN XinYan;ZHANG Qi;CHEN LianWan;WANG Ning;MA XiaoJing;SHAN Jin;ZHAO YanMei;MIAO Long

作者机构：中国科学技术大学生命科学与医学部合肥230026 中国科学院生物物理研究所核酸生物学重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 北京师范大学生命科学学院北京100875 

出 版 物：《中国科学：生命科学》 (Scientia Sinica(Vitae))

年 卷 期：2022年第52卷第8期

页      面：1247-1260页

核心收录：

学科分类：1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

基　　金：国家重点研发计划(批准号:2017YFA0503502) 国家自然科学基金(批准号:32070694,31872822)资助 

主　　题：AID技术 组织特异性敲除 SAC-1 精子活化 秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans) 

摘      要：SAC-1/h SAC1(suppressor of actin mutations 1-like protein,SAC1)是一种广泛表达于多种组织的PI4P磷酸酶,也是一种对线虫发育的各个阶段都至关重要的PI(phosphoinositide)信号调控因子.为了研究其在秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)精子发生过程中的具体功能,采用生长素诱导蛋白降解(auxin-induced protein degradation,AID)的方法,在精子发育过程中对SAC-1进行时间-空间降解.本研究首先利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,在SAC-1 N端融合Degron-GFP标签,使用生殖腺特异性表达启动子sun-1驱动植物特有的F-box蛋白TIR1表达,构建SAC-1蛋白在生殖腺组织特异性降解的AID虫系.然后通过精子体外激活以及Mito Tracker标记的精子体内运动实验,检测精子的运动能力,分析精子激活时胞内膜细胞器(membranous organelles,MOs)与质膜的融合情况以及线虫的生育能力.结果表明,SAC-1在生殖腺细胞的特异性降解影响精子激活的运动能力,具体表现为激活精子的伪足变短,融合的MOs数量降低,线虫育性明显下降.综上,本研究成功构建了生长素诱导的SAC-1组织特异性降解虫系,并表明SAC-1在生殖腺细胞的缺失影响精子细胞的激活及运动,为进一步研究包括SAC-1在内的广泛性表达的多功能蛋白在精子发生过程中的调控功能提供了新的思路和技术.