清华陈立功团队发现调控精子活力的关键分子，揭示潜在药物靶点

精子是一类特殊的细胞，能量代谢是支撑其活力和生育能力的必要条件。近日，清华大学药学院陈立功博士领衔的科研团队在Cell Reports期刊发表论文，发现精子细胞内特异性表达一种转运蛋白SLC22A14，对精子的能量代谢起重要的调控作用，相关基因缺陷与雄性不育有关。这项发现有望为临床研究不育症提供理论基础，并为男性避孕药的开发提供了一个富有潜力的药物靶标。

陈立功博士的课题组主要研究重要转运蛋白的生理和药理功能。其中，溶质载体 (SLCs) 转运蛋白是一类最大的跨膜运输蛋白家族。此次研究聚焦的SLC22A14属于一种SLC转运蛋白，特异性表达在雄性生殖细胞中，但过去人们对其功能和作用机制却知之甚少。

▲领衔这项研究的陈立功博士，是2017年“药明康德生命化学研究奖”得主（图片来源：参考资料[3]）

利用CRISPR-Cas9技术，研究小组构建了Slc22a14基因敲除的小鼠，发现完全缺少这一基因会导致雄性小鼠不育。体外受精实验显示，这是由于基因缺陷小鼠的精子活力严重下降。

与此同时，精子内的能量分子ATP水平显著下降。根据代谢组学和脂质组学等分析结果发现，在Slc22a14基因敲除后，精子中会积蓄甘油三酸酯和长链游离脂肪酸，表明Slc22a14介导的长链脂肪酸β-氧化（FAO）对能量生产和精子的运动能力十分重要。

在这篇论文中，陈立功团队还利用蛋白质质谱分析技术和超高分辨率显微成像技术，确认了SLC22A14在精子细胞内的定位，证实这种转运蛋白位于线粒体内膜，通过运输核黄素（维生素B2）发挥作用。研究人员用缺乏核黄素的饮食喂食普通雄性小鼠，发现它们的精子与Slc22a14基因敲除小鼠的精子相似，说明核黄素水平改变会导致精子形态和能量缺陷。

▲本研究示意图：位于线粒体内膜的转运蛋白SLC22A14调节脂肪酸代谢代谢，影响能量产生和鞭毛中段的运动（图片来源：参考资料[1]）

清华大学的新闻稿总结提到，该研究“首次对精子这一特殊细胞类型的能量代谢展开较为系统的研究，填补了精子能量代谢领域和线粒体核黄素转运蛋白研究领域的部分空白”。

题图来源：123RF

参考资料

[1] Wenhua Kuang et al., (2021) SLC22A14 is a mitochondrial riboflavin transporter required for sperm oxidative phosphorylation and male fertility. Cell Reports. Doi: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109025

[2] 最新研究成果 | 药物潜在靶点新发现｜清华大学药学院陈立功课题组发现维生素B2转运蛋白SLC22A14调控精子细胞脂质能量代谢及作用机制 Retrieved Apr. 21 2021 from http://www.sps.tsinghua.edu.cn/cn/news/achievement/2021/0421/736.html

[3] http://www.sps.tsinghua.edu.cn/cn/2016/team01_0705/22.html