蛋白质二硫键异构酶A6（PDIA6）对小鼠的顶体生成和雄性生育能力至关重要

PDIA6通过调控蛋白二硫键形成及氧化还原平衡参与精子发生过程，条件性敲除导致精子形态异常、细胞器功能障碍及凋亡，揭示其在男性生育中的关键作用。

　　

摘要

背景

蛋白质二硫键异构酶（PDIs）是一类主要位于内质网中的硫醇氧化还原酶，它们通过催化硫醇与二硫键的交换来促进蛋白质的正常折叠。最近的研究表明，这类酶（如PDI）对精细胞的减数分裂和男性生育能力具有重要作用。然而，目前尚未利用基因修饰动物模型来明确PDIA6在精子发生过程中的具体作用。

方法

我们构建了一种减数分裂前PDIA6条件性敲除（Stra8-Cre/Pdia6^fl/fl）小鼠模型，以证明PDIA6对男性生育能力的必要性。为了研究PDIA6在此过程中的作用机制，我们进行了一系列实验，包括生育能力评估、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察、TUNEL检测、精细胞扩散实验、免疫荧光染色、细胞内钙浓度测量、3-(N-马来酰丙基)生物素（MPB）标记以及蛋白质定量质谱分析。

结果

在Stra8-Cre/Pdia6^fl/fl小鼠中观察到了类似部分球形精子的异常圆头形态。对PDIA6缺陷精子的超微结构分析显示：顶体发生碎裂并脱离细胞核，顶体结构紊乱，鞭毛轴丝排列不规则，且精子细胞质中的物质滞留。PDIA6缺乏还会影响精子的顶体反应和钙离子的动员。蛋白质组学分析结果显示，PDIA6缺陷的睾丸中顶体膜和囊泡蛋白以及钙通道复合物的表达下调。此外，PDIA6缺乏通过干扰二硫键的形成，降低了透明带结合蛋白（ZPBP）的合成，并引发了内质网应激和细胞凋亡。

结论

PDIA6对蛋白质合成的氧化还原调节及精子发生过程至关重要，从而维持小鼠的男性生育能力。