精子成熟新认知！《自然》子刊研究带来男性不育机制全新视角

▎药明康德内容团队编辑（来源：上海交通大学）

糖基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰，在各种生命活动包括细胞分化和组织发育中具有重要作用。蛋白质糖基化分为N-糖基化和O-糖基化，虽然已知O-糖基化在蛋白质中普遍存在，但是由于O-糖基化缺乏保守的氨基酸修饰基序、糖链结构复杂、相较N-糖基化丰度低等原因，从复杂样本中鉴定和分析O-糖蛋白表达谱、明确修饰位点的功能研究远远滞后于其它蛋白质翻译后修饰组。已知睾丸组织是O-糖基化丰富的器官，但对于其O-糖蛋白质种类，结构组成以及糖基化在精子成熟过程中动态变化规律的认识仍处于空白状态。

近日，上海交通大学系统生物医学研究院张延教授团队在Nature Communications上发表了题为“Global characterization of mouse testis O-glycoproteome landscape during spermatogenesis”的研究论文。该研究通过建立复杂样品中O-糖蛋白组深度解析技术，绘制了首个哺乳动物睾丸组织精子成熟过程的动态O-糖蛋白质图谱，为深入理解蛋白质O-糖基化在精子发育和男性不育中的作用机制提供新的视角。

本工作中，研究人员采用多重凝集素富集的质谱解析策略，构建了不同发育时期小鼠睾丸组织O-糖蛋白质组时空动态表达图谱，鉴定到349种O-糖蛋白和799个明确的O-糖基化位点，其中185种为新发现O-糖蛋白，描绘出睾丸组织中O-糖基化位点在蛋白质结构域上的分布规律，为理解O-糖基化对蛋白质功能调控提供了依据（图1）。

▲图1. 不同发育时期小鼠睾丸组织O-糖蛋白质组表达图谱及分布规律（图片来源：原始论文[1]）

通过凝集素染色和糖肽定量分析，研究发现在精子成熟过程中存在阶段特异性“O-糖指纹”，这种O-糖链结构的时序性变化为评估精子成熟度提供了新的参考指标（图2）。

▲图2. 精子成熟过程中顶体蛋白O-糖指纹及其功能（图片来源：原始论文[1]）

本研究工作建立了复杂睾丸组织样本中的O-糖蛋白组分析技术，详细阐明小鼠精子成熟过程中O-糖蛋白、糖肽、糖基化位点的动态图谱，探讨了O-糖基转移酶GALNTs家族介导的O-糖基化对精子蛋白功能的潜在调控作用，这些发现为未来以O-糖基化为切入点探索精子发育相关蛋白功能机制提供了新的思路和理论数据，助力于男性不育诊断标志物开发与治疗靶点挖掘。

上海交通大学系统生物医学研究院张延教授和邹霞副研究员为该论文的共同通讯作者，2020级硕士生刘倩楠和2023级博士生卢小燕为该论文的共同第一作者。该研究得到上海交通大学药学院魏娟研究员以及四川大学马芳教授和冯颖副教授的支持。同时，该工作得到了国家自然科学基金项目、上海市扬帆计划的资助。