陈苏仁课题组在Cell Reports发表文章揭示了精子核周层蛋白Calicin保护精子细胞核的生理功能

精子核周层（perinuclear theca, pT）是紧紧包裹精子细胞核的一层特殊细胞骨架，在结构上可划分为顶体下层板（Subacrosomal region, SAR）和顶体后区域（postacrosomal region, pAR）两个连续的部分。目前已经发现了许多pT特异表达的蛋白，如Calicin、Cylicin-I、Cylicin-II、ACTRT1、CApZA3、ACTL7A、pAWp、pLCζ等。但是，由于缺乏基因敲除动物模型，pT的生理功能尚不清楚。

2022年7月5日，北京师范大学生科院陈苏仁研究组在Cell press旗下细胞生物学权威期刊《细胞报告》（Cell Reports）在线发表了题为The perinuclear theca protein Calicin helps shape the sperm head and maintain the nuclear structure in mice的研究论文（Article）。

这项研究首先制作了Ccin-GFp原位敲入小鼠模型，来揭示Calicin蛋白在体内的动态变化规律。研究发现，Calicin蛋白在睾丸延长型精子细胞中定位于顶体下层板（Subacrosomal region, SAR），在精子成熟后转运到顶体后区域（postacrosomal region, pAR），且Calicin蛋白的表达依赖于顶体的正常形成。Calicin蛋白具有BTB/BACK和6个Kelch结构域，能够形成同源聚体，并与其他pT蛋白存在广泛的互作关系，提示Calicin可能是pT形成的组织中心之一。为了揭示Calicin和pT结构的生理功能，研究人员继而制作了Ccin基因敲除（Ccin-KO）小鼠，发现Ccin-KO小鼠雄性不育，且精子细胞核出现了明显的表面塌陷，核内DNA发生严重的损伤，表明pT蛋白Calicin具有保护精子细胞核的生理功能。Ccin-KO小鼠精子细胞核表面塌陷发生于核浓缩期，此时的精子细胞正在承受着内力（来源于精子领Manchette）和外力（来源于睾丸支持细胞F-actin环）共同的形态塑造。Calicin敲除导致顶体下层板的蛋白变化和结构疏松，失去了保护细胞核免受塑形力损伤的防护作用。

该项研究得到科技部国家重点研发计划（2019YFA0802101）和细胞增殖及调控生物学教育部重点实验室开放基金的资助。文章还特别致谢实验技术中心刘进、席超等老师的支持与帮助。陈苏仁副教授为该论文的通讯作者，博士生张小真为第一作者，北京师范大学生命科学学院细胞增殖及调控生物学教育部重点实验室为唯一完成单位。

论文链接

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(22)00843-9