《Molecular Reproduction and Development》：Deciphering mRNA Translation During Sperm Capacitation: A New Frontier in Fertility Research
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这篇综述系统梳理了精子在获能过程中mRNA翻译调控机制的研究进展，挑战了精子"翻译静止"的传统观点。文章指出RNA结合蛋白（RBP）、小非编码RNA（sncRNA）和表观转录组标记通过调控mRNA稳定性、定位和翻译起始，在精子功能和男性生育力中发挥关键作用。作者提出深入研究精子mRNA翻译机制将为不孕症诊断和治疗提供新的生物标志物和治疗靶点。
精子获能过程中mRNA翻译的解密：生育研究的新前沿
1 引言
男性不育约占不孕症的50%，其中近30%的病例通过标准评估无法解释。辅助生殖技术（ART）虽然提高了生殖成功率，但仍存在受孕失败、围产期死亡等风险。传统精液分析忽略了亚细胞和分子水平的异常，而精子蛋白质组对染色质重塑、早期卵裂和胚胎发育具有重要贡献。新证据表明，精子在获能过程中能翻译信使RNA（mRNA）合成关键功能蛋白，这为改善生育诊断和管理提供了新视角。
2 精子：复杂而奇特的细胞
精子是高度特化的细胞，具有浓缩的父源DNA、线粒体和中段强壮的鞭毛。长期以来，精子被认为仅传递父源DNA，而新研究揭示了父源精子RNA、蛋白质和表观遗传在受精和胚胎发育中的作用。尽管精子在射精后被认为是翻译静止的，但多项研究证实精子在获能条件下能从头合成蛋白质。精子在精子发生过程中去除了大部分细胞质，但仍含有翻译机制组件，如起始/延伸因子、核糖体蛋白和RNA结合蛋白（RBP）。
3 挑战精子翻译静止的传统观念
早期研究发现氯霉素（CP）能抑制公牛精子中线粒体核糖体的蛋白质合成，而放线菌酮（CHX）对细胞质核糖体无效。多核糖体分析显示，核编码的mRNA（如AKAP110和CatSper）与12S rRNA（55S线粒体核糖体）相关。代谢标记技术证实精子头部有新合成的SPACA1和SPACA5蛋白。不同物种的研究结果存在差异，可能与培养条件、获能诱导剂等因素有关。
4 精子中mRNA翻译的可能机制
精子mRNA片段定位于头部、中段或尾部。线粒体核糖体蛋白定位于精子中段、颈部和头部基底，而16S和12S rRNA可能在线粒体外形成功能性核糖体。电子显微镜观察到精子头部存在单核糖体和多核糖体样结构。核编码mRNA如何在线粒体核糖体上翻译仍待研究，因为线粒体mRNA通常缺乏5'非翻译区（UTR）且具有短多聚腺苷酸尾。
5 生殖组织中的转录后基因调控
精子发生过程需要细胞和时间特异性的转录后基因调控。圆形精子细胞中的mRNA通过多聚腺苷酸尾缩短从非多核糖体部分转移到多核糖体部分。RBP（如TB-RBP、Sam68、Ybx2等）和小非编码RNA（如miRNA、piRNA、circRNA）通过RNA诱导沉默复合体调控翻译。生殖细胞中还存在非经典翻译机制。
6 精子获能期间的转录后基因调控
获能是精子获得受精能力的关键过程。新合成蛋白（如SPACA1和SPACA5）的动态合成和易位可能为顶体反应提供序贯稳态。CP处理能降低精子运动力和体外受精率，表明新合成蛋白在受精事件中起作用。精子RNA还可能在被卵子翻译，影响胚胎发育。例如，精子特异性PLCζ mRNA注射到卵子中能诱导功能性钙振荡。
7 精子获能期间翻译调控的潜在机制及其相互作用
7.1 RBP：精子mRNA翻译的可能关键调控因子
RBP通过RNA结合结构域（RBD）与RNA核苷酸相互作用。精子中含有YBX2、DAZAP1等RBP，以及丰富的piRNA、miRNA和tRNA片段（tsRNA）。RBP的磷酸化修饰能调控其RNA结合活性，而获能期间的主要翻译后修饰（PTM）——磷酸化可能影响翻译。研究发现几种细胞骨架蛋白和代谢酶具有RNA结合活性，显示其"兼职功能"。
7.2 RNA修饰
RNA修饰（如m6A、m6Am、Ψ等）能调控mRNA稳定性和转录后基因调控。RNA修饰增加与无精子症和畸形精子症相关。通过RNA免疫共沉淀和测序绘制精子获能期间的RNA修饰图谱，可揭示RBP和表观转录组在翻译调控中的相互作用。
7.3 tRNA和tRNA衍生的小RNA（tsRNA）
tsRNA可通过结合AGO蛋白以序列特异性方式抑制mRNA翻译，或通过形成RNA G-四链体（RG4）替代翻译起始复合物。精子来源的tsRNA影响早期胚胎卵裂，并与RNA/DNA结合蛋白相互作用。tRNA-Valine的5'片段与异质核核糖核蛋白A/B（hnRNPAB）相互作用，调控早期胚胎mRNA加工和剪接。
7.4 RBP-mRNA相互作用与生育力
细胞骨架蛋白的RNA结合活性与获能相关事件和精子受精能力有关。ACTL7A等RBP可作为ART受精结果的生物标志物。与细胞骨架密切相关的mRNA可在细胞骨架支架中运输。研究mRNA-RBP-miRNA调控网络有助于识别候选生物标志物，为不孕症诊断和治疗提供新策略。
8 结论
精子在获能过程中的蛋白质合成已获得大量证据支持。研究精子获能期间的翻译调控可为不孕症诊断和治疗提供突破性机会。标准精液评估应针对亚微观异常，以提高不明原因不孕症的诊断和管理。利用先进技术解决关键知识空白，探索sncRNA、RNA修饰和RBP在翻译调控中的相互作用，将为了解生育机制提供更全面的理解。
