CRL2LRRC41介导的DDX5泛素化通过稳定NOG mRNA促进人类精原干细胞样细胞增殖与迁移的机制研究

本研究针对男性不育中精原干细胞（SSCs）功能调控机制不明的科学问题，揭示了CRL2LRRC41泛素连接酶复合物通过K27多聚泛素化修饰RNA解旋酶DDX5，增强其与RNA结合蛋白ELAVL1的相互作用，进而稳定NOG mRNA表达，最终维持人类精原干细胞样细胞（SSCLCs）增殖与迁移能力的分子机制。该发现为男性非梗阻性无精症（NOA）的治疗提供了新靶点，论文发表于《BMC Biology》。

　　

精原干细胞的困境与曙光

全球约15%的夫妇面临不孕问题，其中近半数源于男性因素。非梗阻性无精症（NOA）患者因精原干细胞（SSCs）功能异常导致精子发生中断，成为临床治疗难点。精原干细胞作为精子发生的"种子细胞"，其自我更新与分化能力依赖于复杂的调控网络，但泛素化修饰在这一过程中的非降解性调控机制长期未被阐明。

江南大学附属医院人类生殖与遗传中心的研究团队通过人类精原干细胞样细胞（SSCLCs）模型，首次鉴定出新型E3泛素连接酶复合物CRL2^LRRC41。该复合物由CUL2支架蛋白、RBX1环指蛋白、适配蛋白ELOB/ELOC及底物识别受体LRRC41组成，区别于经典的CRL2^VHL复合物。研究人员发现，CRL2^LRRC41通过K27多聚泛素链特异性修饰DDX5第470位赖氨酸，这种修饰不引发DDX5降解，而是增强其与RNA结合蛋白ELAVL1的相互作用。二者形成的复合物能识别NOG mRNA 3'UTR区的AU富集元件（ARE），显著提高NOG转录本稳定性。作为BMP4信号通路的拮抗剂，NOG的稳定表达最终维持了SSCLCs的增殖与迁移能力。该研究发表于《BMC Biology》，为男性不育的靶向治疗提供了全新视角。

关键技术方法

研究采用基因敲降（siRNA）、免疫共沉淀（Co-IP）结合质谱分析鉴定CRL2^LRRC41复合物组分；体外泛素化实验证实RBX1催化DDX5的K27链泛素化；RNA免疫沉淀（RIP）和荧光素酶报告基因检测ELAVL1与NOG mRNA的结合；转录组测序（RNA-seq）分析LRRC41/DDX5敲降后的差异基因；通过细胞迁移实验（Transwell）和CCK-8增殖检测评估功能表型。

核心研究发现

1. CRL2^LRRC41是SSCLCs增殖迁移的关键调控者

   免疫共沉淀-质谱联用技术意外发现ELOB不与CRL5组分结合，而是与LRRC41形成新型CRL2复合物。敲除CUL2或LRRC41导致SSCLCs增殖率下降40%，迁移能力减弱60%，凋亡增加2.3倍。

2. DDX5是CRL2^LRRC41的特异性底物

   生物信息学筛选结合实验验证显示，RBX1催化DDX5在K470位点发生K27链泛素化。点突变实验证实DDX5^K470R突变体丧失与ELAVL1结合能力，但其他位点突变（K207R/K437R）无此效应。

3. 非降解性泛素化调控蛋白互作网络

   不同于传统CRL2介导的K48链降解，K27泛素化使DDX5-ELAVL1结合强度提升3.5倍。这种互作促使ELAVL1富集于NOG mRNA 3'UTR区，使其半衰期延长至对照组的2.1倍。

4. NOG是通路的功能执行者

   在LRRC41或DDX5敲降细胞中回补NOG，可挽救增殖缺陷（恢复率达85%）和迁移障碍（恢复率72%）。机制上，NOG通过拮抗BMP4信号维持干细胞特性。

突破性意义

该研究首次揭示CRL2^LRRC41-DDX5/ELAVL1-NOG轴在人类精原干细胞中的核心地位，突破了对泛素化仅参与蛋白降解的传统认知。K27链泛素化调控RNA结合蛋白功能的发现，为表观转录组学与泛素化修饰的交叉研究开辟新方向。从转化医学角度看，针对DDX5 K470位点或ELAVL1-NOG互作界面的小分子调控剂，可能成为治疗NOA的潜在药物靶点。