Zool Res | Ribo-seq应用：王治娟/张美佳揭示雄性生殖细胞特异性缺失Eif5引发精原祖细胞凋亡机制

精子发生是一个高度协调且受严格调控的发育程序，持续于雄性的整个生命周期。在这一过程中，精原干细胞通过有丝分裂实现自我更新或分化为祖精原细胞，进而发育为精母细胞。

蛋白质翻译的精准时空调控对精原细胞的增殖、分化及减数分裂的顺利完成至关重要。真核翻译起始过程由一系列因子（eIFs）协同驱动，其中eIF5在起始密码子识别后促进GTP水解及翻译起始复合物的释放。

近期临床转录组分析显示，特发性非梗阻性无精子症（iNOA）患者的精原细胞中存在eIF5等多种翻译起始因子的表达异常。尽管已有研究发现eIF5在果蝇和其他生物生殖系统中具有重要作用，但其在哺乳动物精子发生中的确切功能与病理机制尚不明确。

近日，华南理工大学王治娟和张美佳团队在Zoological Research上发表了题为“Male germ cell-specific deletion of Eif5 causes the apoptosis of mouse progenitor spermatogonia by excessive endoplasmic reticulum stress and defective DNA repair”的论文。该研究发现，小鼠生殖细胞中Eif5的缺失会严重干扰参与泛素化、自噬和DNA修复基因的翻译效率，导致精原祖细胞出现过度的内质网应激和DNA修复功能障碍。

文章索引

【标题】Male germ cell-specific deletion of Eif5 causes the apoptosis of mouse progenitor spermatogonia by excessive endoplasmic reticulum stress and defective DNA repair

【发表期刊】Zoological Research

【发表日期】2025年11月19日

【作者及团队】华南理工大学医学院王治娟和张美佳团队

【IF】4.7

研究结果

一、Eif5在雄性生殖细胞中特异性敲除导致精子发生障碍和不育

研究首先通过免疫荧光和Western blot等方法证实eIF5蛋白在小鼠生殖细胞中高表达。

随后，通过Stra8-Cre工具鼠构建了生殖细胞特异性敲除Eif5（cKO）的小鼠模型，发现cKO小鼠睾丸重量显著减轻、生殖细胞大量缺失且完全不育。

二、Eif5缺失减少了SOX3+精原祖细胞和分化中精原细胞的数量

通过对不同发育时期cKO小鼠睾丸切片的免疫荧光染色分析，研究发现SOX3+祖代精原细胞和KIT+分化中精原细胞的数量显著减少，而GFRα1+干细胞样精原细胞数量无明显变化。

这表明Eif5的缺失主要影响了从祖代精原细胞向分化阶段的过渡。

三、Eif5缺失抑制精原祖细细胞的增殖并促进其凋亡

利用Ki-67、BrdU、TUNEL和Cleaved Caspase-3等标记物进行检测，结果显示cKO小鼠的SOX3+精原祖细胞增殖能力显著下降，而细胞凋亡水平显著升高。

这揭示了生殖细胞减少是由于增殖受抑和凋亡加剧共同导致的。

四、Eif5缺失扰乱了睾丸中的翻译和转录调控

通过嘌呤霉素掺入实验，作者证实Eif5的缺失导致了睾丸内整体蛋白质合成水平的显著下降。

结合Ribo-seq核糖体印迹分析和RNA-seq分析发现，在cKO小鼠睾丸中，DNA修复、自噬和泛素化等相关基因的翻译受到显著抑制，而凋亡和应激反应相关基因的翻译则上调。

五、Eif5缺失增强了精原祖细胞的内质网应激

基于多组学分析结果，研究进一步验证了Eif5缺失导致了内质网应激。

免疫荧光和Western blot结果均显示，cKO小鼠睾丸中内质网应激标志物和活性氧（ROS）水平显著升高，而泛素化和自噬相关蛋白水平下降。

六、Eif5缺失诱导精原祖细胞的DNA损伤和细胞周期阻滞

研究发现cKO小鼠的SOX3+精原祖细胞中，DNA损伤标志物γH2AX水平显著升高，而关键DNA修复蛋白水平降低。

同时，细胞周期G2/M期阻滞标志物水平升高，表明DNA修复缺陷导致了损伤累积和细胞周期停滞。

七、在GC-1细胞中，多种处理可部分挽救由Eif5敲低诱导的损伤

为了验证体内的发现，研究在GC-1精原细胞系中敲低Eif5，并重现了DNA损伤和凋亡等现象。

通过过表达RAD51、使用雷帕霉素或NAC，均能部分逆转Eif5敲低引发的细胞凋亡，证实了这些通路在其中的作用。

八、过度的内质网应激和有缺陷的DNA修复均能促进细胞凋亡

研究人员分别使用TG（内质网应激诱导剂）和IBR2（RAD51抑制剂）处理GC-1细胞，模拟了过度内质网应激和DNA修复缺陷这两种情况。

结果显示，这两种处理都能独立地引发DNA损伤和细胞凋亡，证明了Eif5缺失是通过这两条并行的途径共同导致了精原细胞的死亡。

总结

本研究通过构建生殖细胞特异性Eif5条件性敲除小鼠，首次揭示了eIF5在雄性精子发生中的重要作用。研究阐明了Eif5缺失通过引发过度内质网应激和损害DNA修复，进而导致精原祖细胞凋亡的分子机制，为非梗阻性无精子症的诊断和治疗提供了新的靶点和策略。