减数分裂是细胞分裂的一种特殊形式，它发生在卵巢和睾丸中，通过将染色体数目减少到原来的一半产生卵子和精子。减数分裂完成后，DNA继续高度浓缩，并经历主要的形态变化，这是精子的发生特征。上述过程使许多在精子减数分裂过程中活跃的基因表达失活。
　　上述问题与生殖医学直接相关，会导致男性不育，但精子发生过程中参与减数分裂的基因表达失活机制尚未阐明。
　　近日，日本研究人员发表于《自然—通讯》的一项研究，发现了一种控制精子发生过程中减数分裂的新基因。这可能推动生殖医学的进步，比如确定无精子症或生精缺陷导致不孕的原因。
　　此前，熊本大学分子胚胎学和遗传学研究所（IMEG）教授Kei-Ichiro Ishiguro的研究小组发现了一种MEIOSIN基因，后者能够启动减数分裂，并同时激活数百个参与精子和卵子形成的基因。MEIOSIN控制下的许多基因的功能尚不清楚。为了确定其功能，研究人员选择了ZFP541基因进行详细分析。
　　通过基因编辑消除小鼠ZFP541基因的功能，雄性生殖细胞开始减数分裂，但该生殖细胞在这一过程中死亡，从而难以产生精子，导致不育。对小鼠睾丸的详细分析表明，ZFP541基因在减数分裂的调节中起重要作用，是参与精子产生的重要基因。
　　此外，ZFP541在减数分裂前期晚些时间表达，并与许多减数分裂相关基因的调控区（启动子）结合。
　　乙酰化组蛋白作为基因表达持续激活的标记，存在于启动子调控区。通过质谱分析，研究人员发现ZFP541与一种名为KCTD19的未知蛋白质和一种名为HDAC1的酶结合。之前的研究表明，HDAC1可使组蛋白去乙酰化。这些结果表明，ZFP541和HDAC1共同消除组蛋白乙酰基，使减数分裂相关基因表达失活，并完成减数分裂。
　　“ZFP541也存在于人类身上，有许多不孕病例的原因尚不清楚，但我们预计上述研究结果或有助于阐明不孕的发病机制，特别是与精子发育不良有关的不孕。”领导该研究的Yuki Takada说。
　　研究人员指出，该研究可应用于不孕症治疗技术的开发。通过阐明其他基因在卵子和精子形成过程中的功能，他们希望为生殖医学做出贡献。
　　相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-23378-4