哺乳动物精原干细胞（SSC）具备自我更新以及分化产生功能精子的特性。SSC来源于前精原细胞（Prospermatogonia，ProSG)，依次发育为增殖型前精原细胞（M-ProSG）、初级过渡型前精原细胞（T1-ProSG）和次级过渡型前精原细胞（T2-ProSG）三种类型。T2-ProSG可同时发育为SSC和分化精原细胞（Differentiated spermatogonia，Diff SG）。SSC自我更新和建立在精子发生中至关重要，其紊乱将导致SSC耗竭，进而引起唯支持细胞综合征（Sertoli cell only syndrome，SCOS）。然而，目前SSC池建立的分子调控尚未完全阐明。

2024年4月15日，华中科技大学同济医学院生殖健康研究所袁水桥教授团队在Cell杂志子刊Cell Reports上在线发表了题为“hnRNPU is required for spermatogonial stem cell pool establishment in mice”的研究成果。该研究发现核不均一核糖核蛋白hnRNPU是调控SSC池和维持男性生育力的关键因子，其缺失将导致SCOS。单细胞测序揭示hnRNPU在ProSG到SSC转变中有重要调控作用，并发现hnRNPU可调控ProSG中细胞周期相关基因的可变剪接，进而调控ProSG的迁移和分化。

研究团队首先在前期研究基础上发现hnRNPU在人类和小鼠睾丸中高表达，并发现hnRNPU在ProSG的细胞核中高表达。接着利用Vasa-Cre介导的条件性基因敲除小鼠模型，发现Hnrnpu基因缺失引发小鼠SCOS，导致雄性不育。进一步利用ProSG相关标记物DNMT3L以及MIWI2、FOXO1免疫荧光染色观察，发现Hnrnpu基因缺失小鼠中ProSG转变为SSC受到阻滞，最终引发SCOS。为进一步验证这一结果，研究团队利用单细胞测序技术分析了出生后第5天（P5）小鼠睾丸组织。结果发现，Hnrnpu缺失后睾丸中主要生殖细胞为ProSG，精原细胞显著减少，，从而从单细胞水平证实了ProSG到SG转变缺陷，且单细胞测序结果还发现敲除小鼠睾丸生殖细胞阻滞在有丝分裂静止的G1期，提示细胞周期紊乱可能是ProSG阻滞的关键因素。

此外，本研究还发现hnRNPU可调控精原细胞发育相关基因的选择性剪接，Hnrnpu缺失的精原细胞中细胞周期以及细胞黏附相关基因的选择性剪接事件出现异常。其中，参与细胞周期调控的Vrk1、Slx4以及调控精原细胞发育的Dazl，均发生显著的差异性选择性剪接。进一步的RNA免疫共沉淀测序（RIP-seq）分析发现，这些基因的mRNA均直接被hnRNPU结合，且hnRNPU主要结合在基因转录本外显子以及3’UTR区域，并主要富集于细胞周期功能。蛋白免疫共沉淀结合质谱（IP-MS）分析发现，hnRNPU可与精原细胞发育重要蛋白（如：SRSF3、TRIM28、DDX5）直接相互作用。总之，本研究结果表明，hnRNPU是调控ProSG向SSC转变的重要关键蛋白，可在精原细胞中通过与其他RNA结合蛋白共同作用调控细胞周期相关基因的选择性剪接，进而维持SSC池的建立（图1）。

图1: hnRNPU调控前精原细胞分化和SSC池建立模式图。

华中科技大学同济医学院生殖健康研究所博士毕业生文玉娇（现就职于华中科技大学同济医学院附属协和医院生殖医学中心）、生殖健康研究所硕士毕业生周淑敏、生殖健康研究所2023级博士研究生桂以倩、武汉爱基百客生物有限公司/湖北科技学院李泽卿副教授、生殖健康研究所2021级硕士研究生尹丽莎为该论文的共同第一作者。华中科技大学同济医学院生殖健康研究所/实验动物中心袁水桥教授为该论文的唯一通讯作者。该研究得到了浙江大学医学院附属第四医院浙大国际健康研究院程柯仁研究员的大力支持，以及国家自然科学基金项目、华中科技大学基础研究计划的经费支持。

文章链接：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(24)00441-8