近日，我院曾文先教授团队在猪精原干细胞研究中取得新进展，相关成果以“Unraveling three-dimensional chromatin structural dynamics during spermatogonial differentiation”为题，在我校G2层次入选期刊、自然指数期刊《Journal of Biological Chemistry》发表。我院郑以副教授、博士研究生张令锴、张鹏飞及四川农业大学金龙副教授为共同第一作者，曾文先教授、四川农业大学李明洲教授为共同通讯作者。我校为第一完成单位。
本研究以猪为模型，利用Hi-C、ChIP-seq和RNA-seq等技术，系统探究了精原干细胞和分化精原细胞的染色质三维空间结构，并进一步阐明了精原干细胞分化过程中的高级染色质动态变化。首次发现精原干细胞分化伴随着染色质高级结构的减弱，直至其后的减数分裂阶段染色质高级结构消失，从三维基因组层面证实了精原细胞分化的实质是为进入减数分裂做准备；进一步发现精原干细胞分化过程中染色质高级结构A/B区室和拓扑关联结构域（TAD）与基因的动态表达相关。此外，首次在5kb分辨率下解析了启动子-增强子互作（PEI）对基因表达的调控机制，鉴定出了精原干细胞分化过程中受PEI调控的重要基因。
猪精原干细胞分化过程中染色质三维空间结构对基因表达的调控示例
该研究首次明确了精原干细胞分化过程中的染色质三维空间结构变化及其对基因表达的重要调控作用，极大地拓展了对精原干细胞发育进程的认知。研究结果对揭示精原干细胞分化的分子机制具有重要意义，可为精原干细胞体外诱导分化为功能性精子奠定基础，从而为转基因动物的制作开辟新的途径。
该研究受到了国家重点研发计划（2018YFD0501000）、国家自然科学基金面上项目（31772605）和青年项目（32002178）、学校“双一流”专项经费以及畜禽遗传资源发掘与创新利用四川省重点实验室开放课题（SNDK-KF-201804）等项目的资助。 近年来，曾文先教授团队围绕精子发生成熟和精子保存，开展了系统深入的研究，取得了一系列研究成果，在动物生殖生物学领域形成了特色研究和优势方向：筛选确定了几个猪精原干细胞的表面分子标记；首次建立了猪精原干细胞体外长期培养体系和永生化猪精原干细胞细胞系；阐明了精原干细胞增殖分化的表观调控机理；解析了猪精子的能量代谢特征，发现线粒体转录与翻译可调控猪精子的能量代谢；发现猪精子可以翻译合成某些特殊的蛋白，以调节精子胞内的氧化还原稳态而维持其能量供应；发现精子代谢产物衣康酸可以重编程精子的能量代谢。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021925821013697