果蝇睾丸特异性丝氨酸/苏氨酸激酶dTSSK2通过磷酸化调控精子运动力与雄性生育力的机制研究

本研究针对TSSK家族激酶在精子发生中的调控机制尚不明确的问题，聚焦果蝇睾丸特异性丝氨酸/苏氨酸激酶dTSSK2（CG9222），通过CRISPR/Cas9基因编辑、磷酸化蛋白质组学和跨物种回补实验，首次揭示dTSSK2通过磷酸化底物Gudu（Ser9）调控精子鞭毛组装和运动力，其功能可被人源TSSK4完全回补。该研究为男性不育症治疗和避孕靶点开发提供了新视角，发表于《Communications Biology》。

　　

研究背景与意义
精子发生是一个高度保守的生物学过程，其中转录沉默后的单倍体精子细胞依赖翻译后修饰（PTM）完成成熟。睾丸特异性丝氨酸/苏氨酸激酶（TSSK）家族在哺乳动物中被证实对精子成熟至关重要，但因其成员功能冗余且底物网络复杂，其精确调控机制仍是未解之谜。果蝇作为模式生物，仅保留两个TSSK同源基因（dTSSK和dTSSK2），为解析TSSK功能提供了简化模型。此前研究已发现dTSSK调控染色质重塑，但dTSSK2（CG9222）在精子运动力中的作用仍属空白。

研究方法
上海科技大学的研究团队通过CRISPR/Cas9构建dTSSK2敲除果蝇，结合活体成像观察精子运输缺陷；利用磷酸化蛋白质组学筛选差异磷酸化位点，并通过体外激酶实验验证底物；采用人类TSSK4转基因回补评估功能保守性。样本来源于果蝇睾丸组织，通过LC-MS/MS进行蛋白质组分析。

研究结果
1. dTSSK2在睾丸特异性表达并定位于个体化复合体
Western blot和免疫荧光显示dTSSK2特异性表达于果蝇睾丸，且共定位与肌动蛋白标记的个体化复合体（IC），提示其参与精子成熟后期的细胞骨架重塑。

2. dTSSK2缺失导致精子运动力缺陷
dTSSK2^-/-突变体精子虽形态正常，但鞭毛搏动频率显著降低，无法进入储精囊，导致雄性不育。保守位点突变（K105M/T237A）同样破坏激酶活性和蛋白稳定性，证实其功能依赖磷酸化活性。

3. 人源TSSK4可完全回补果蝇表型
系统发育分析显示dTSSK2与人类TSSK4同源，转基因表达TSSK4能恢复dTSSK2^-/-的精子运输和生育力，揭示跨物种功能保守性。

4. 磷酸化组学鉴定Gudu为关键底物
质谱分析发现143个差异磷酸化肽段，其中微管相关蛋白Gudu的Ser9位点磷酸化水平在突变体中显著降低。体外实验证实dTSSK2直接磷酸化Gudu-Ser9，而Ser9A突变虽不影响蛋白定位，但部分破坏IC完整性和鞭毛运动力。

结论与展望
该研究首次阐明dTSSK2-TSSK4进化保守轴通过磷酸化Gudu等底物调控精子运动力的分子机制，为男性不育（如弱精症）提供了潜在治疗靶点。未来需解析dTSSK2与非激酶区域（如Armadillo重复序列）的协同作用，并探索其与PLK/MAPK通路的交叉调控。研究发表于《Communications Biology》，为生殖医学领域的基础与转化研究开辟了新方向。