成熟精子中RNA的發現讓科學家意識到精子不僅僅是運輸父源DNA的載體。過去的研究已證實,成熟精子所攜帶的一些miRNA能夠影響早期胚胎發育及后代的性狀。然而,目前尚不清楚成熟精子中是否還攜帶除miRNA之外其他種類的小RNA;對各種小RNA的生成及在成熟精子中的富集過程也知之甚少。
中科院動物研究所段恩奎、韓春生和周琪三個實驗室合作,從小鼠附睪尾分離得到高純度的成熟精子,通過對其中的小分子RNA (18-40 nt) 深度測序結果分析,發現成熟精子中大量存在一類來源于tRNA的小分子RNA。這類小RNA的長度主要富集于29-34nt,類似但不同于睪丸中的piRNA;序列分析發現,這類小RNA均來源于成熟tRNA的5’端序列。基于這類小RNA在成熟精子中的高富集性及其tRNA來源,研究人員將其命名為mse-tsRNAs (mature-sperm-enriched tRNA derived small RNAs)。mse-tsRNAs的含量占小鼠精子小RNA測序reads總量的67.54%;相比之下,精子中所有miRNA的總和僅占4.61%。mse-tsRNAs的表達量是從生精的晚期或離開睪丸(在附睪中)時開始迅速上升,提示這一時期存在特異的蛋白負責其剪切及富集。在成熟精子中,mse-tsRNAs在精子頭部富集,說明其能夠在受精時進入卵細胞。
由于tRNA在進化上高度保守,tRNA來源的mse-tsRNAs也在脊椎動物中呈高度保守,提示其可能作為一種古老的父源信息在受精時傳遞給卵細胞。研究mse-tsRNA的生成/富集機制及其生物學功能將是下一步最為重要的工作。
該研究得到科技部、國家自然科學基金委和中國科學院的資助。論文于10月9日在Cell Research雜志在線發表。

成熟精子中tRNA來源的小RNA