NSR | 高亚威/吴悠/高绍荣揭示NEXT复合物核心因子ZCCHC8在精子发生过程中调控LINE1的沉默机制

导读

转座子（TEs）是哺乳动物基因组的重要组成部分，一些转座子通过插入破坏邻近基因表达，对基因组完整性构成威胁，同时显著影响基因转录和染色质状态。

在雄性小鼠生殖细胞中，TE过度激活与减数分裂失败和男性不育密切相关，其活性通过DNA甲基化、组蛋白修饰及PIWI-piRNA介导的沉默机制严格调控。然而，TEs的转录后调控机制仍需深入研究。

RNA外切体是3’→5’方向的RNA降解复合物，由核适配体（如NEXT复合物）引导，靶向多种RNA底物，包括转座子RNA（TE RNAs）。NEXT复合物核心因子ZCCHC8与家族性肺纤维化、端粒酶成熟和神经疾病相关，其敲除会导致小鼠生育力下降。

研究表明，ZCCHC8通过降解LINE1转录本，调控早期胚胎染色质开放性，其与m6A读取蛋白YTHDC1及HUSH复合物协作，支持TE位点的H3K9me3修饰，维持染色质稳定。因此，ZCCHC8在精子发生中的染色质调控机制值得深入探索。

2024年12月17日，同济大学高亚威、吴悠和高绍荣团队在National Science Review上发表了一篇题为“Core factor of NEXT complex, ZCCHC8, governs the silencing of LINE1 during spermatogenesis”的论文，发现关键的核RNA衰减因子NEXT复合物在RNA和表观遗传水平上调控逆转录转座子，揭示了精子发生过程中逆转录转座子沉默的新机制。

文章索引

【IF】15.58

研究结果

一. Zcchc8敲除的雄性小鼠生殖缺陷

Zcchc8敲除导致精子数量减少、活力下降、圆形精子生成受阻及睾丸细胞凋亡增加，缺陷集中在减数分裂后期。

二. Zcchc8敲除小鼠的首次精子发生延迟

Zcchc8敲除小鼠首次精子发生延迟，未分化精原细胞减少，减数分裂进程推迟，基因表达紊乱，尤其是粗线期和圆形精子阶段受影响明显。

三. Zcchc8敲除小鼠的精原干细胞和精母细胞中年轻L1元件水平升高

ZCCHC8缺失导致精原干细胞和精母细胞中LINE1等转座子RNA上调，而圆精子中无明显变化。

免疫染色显示LINE1 ORF1蛋白在精母细胞中升高。RNA-seq分析发现L1Md_A在KO细胞中显著上调，piRNA水平未受显著影响，表明ZCCHC8通过非piRNA通路调控L1沉默。

四. ZCCHC8靶向精原干细胞和精母细胞中的年轻L1转录本

作者使用RIP-seq分析了ZCCHC8在精子发生中的靶向转座子转录本。

结果显示ZCCHC8能结合LINE RNA，尤其是年轻的L1亚家族，如L1Md_A、L1Md_T和L1Md_Gf，且这种结合在精母细胞（PS）中具有选择性亲和力。ZCCHC8通过直接靶向这些转录本，抑制年轻L1亚家族的表达。

五. ZCCHC8缺失导致精原干细胞中年轻L1元素的H3K9me3丧失

研究发现，ZCCHC8在精子发生过程中调控逆转座子（TE）上的H3K9me3修饰。

在Zcchc8 KO小鼠的精原干细胞（SSC）中，H3K9me3修饰显著减少，主要集中在年轻的L1元素上，而在精母细胞（PS）中则出现峰值增加。这表明ZCCHC8对精原干细胞中的H3K9me3修饰至关重要，且随着减数分裂的进行，可能由其他因子补偿这一缺失。

六. ZCCHC8缺失导致年轻L1元素上H3K4me3水平增加

Zcchc8 KO小鼠在精子细胞中L1元素的H3K4me3修饰显著增加，尤其在PS阶段，L1Md_A亚家族表现突出。

SSC和PS中L1Md_A启动子区域的H3K4me3信号显著上升，提示Zcchc8缺失可能通过H3K4me3修饰调节年轻L1元素的表达。

七. 在ZCCHC8缺失的精子细胞和精子形态发生细胞中，L1Md_A的染色质可及性增强

ZCCHC8缺失导致精子细胞在PS到RS的后期减数分裂中染色质凝缩受损。

ATAC-seq分析显示，KO小鼠在PS和RS阶段L1区域的染色质可及性显著增加，尤其是在L1Md_A启动子区域。这种染色质可及性的增加可能影响精子成熟，导致减数分裂效率降低。

总结

本文发现ZCCHC8通过NEXT复合物在精子发生中沉默转座子元素（TEs）。ZCCHC8缺失导致减数分裂延迟和圆形精子细胞减少，L1Md_A等转座子在精原干细胞和前期精子细胞中上调，染色质修饰异常，可能影响精子发生。

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