CREMτ与CREBA转录因子调控Catsper3基因启动子活性的机制及其在男性生育中的意义

本研究首次揭示了小鼠Catsper3基因启动子的核心区域（-157至+152 bp）具有TATA-box和DPE非依赖性特征，并通过染色质分析（ChIP-seq/ATAC-seq）和功能实验证实CREB1A（CREBA）与CREMτ通过两个cAMP响应元件（CRE位点）直接激活Catsper3转录。该发现为CatSper钙通道（CATSPER1-4）的组装机制及男性不育（如弱精症、畸形精子症）的分子机制提供了新见解。

　　

亮点

染色质景观揭示Catsper3启动子的组织特异性

通过分析小鼠睾丸和肝脏的组蛋白修饰（ChIP-seq）发现，Catsper3转录起始位点（TSS）附近存在睾丸特异的H3K4me3富集峰（图1A），且H3K4me3/H3K4me1比值在TSS侧翼2 kb区域显著升高。ATAC-seq数据进一步显示该区域染色质在睾丸中呈开放状态，而在肝脏中呈闭合状态，暗示其转录调控具有生精特异性。

双CRE位点介导转录因子激活

功能实验证实，+268至+439区域内的两个预测CRE位点是CREBA和CREMτ调控的关键：

1. 1.

   外源表达CREBA/CREMτ可显著增强含CRE位点的启动子活性；

2. 2.

   双CRE位点突变完全阻断了转录因子的反式激活作用；

3. 3.

   EMSA和ChIP-qPCR验证了CREBA/CREMτ与CRE位点的直接结合，且这种结合仅发生在睾丸组织中。

讨论

Catsper3作为CatSper通道的核心亚基，其表达异常与人类弱精症（asthenospermia）和特发性不育密切相关。本研究首次阐明：

1. 1.

   Catsper3启动子不依赖经典TATA-box和DPE元件；

2. 2.

   CREBA/CREMτ通过睾丸特异的染色质开放状态实现精准调控；

3. 3.

   该机制与已报道的Catsper1/2调控具有进化保守性，提示cAMP-CREB/CREM通路是CatSper通道亚基的"主调控开关"。

结论

小鼠Catsper3基因受-157至+152区域的TATA-less启动子驱动，其转录依赖CREBA/CREMτ通过双CRE位点的协同激活。这一发现为男性不育的靶向治疗提供了潜在新策略。