The analysis of Ptpro gene activity in mice in terms of its potential role in the control of spermatogenesis

Około 12% ludzi na świecie boryka się z problemami związanymi z poczęciem potomstwa. Geneza niepłodności u mężczyzn wyjaśniona jest w zaledwie 60%, natomiast pozostałe 40% przypadków ma charakter idiopatyczny. Wśród niepoznanych dotąd przyczyn niepłodności mogą znajdować się czynniki genetyczne. W ich identyfikacji pomagają modele zwierzęce z nokautem genetycznym, m. in. linia myszy 6xKO z nokautem aż 6 genów specyficznych dla męskich komórek germinalnych (Acr, Tnp2, H1f6, Theg, Creb3l4 i Tex22), w której zidentyfikowano 22% samców jako osobniki niepłodne. Porównanie ich transkryptomu z grupą kontrolną wykazało zmianę ekspresji 55 genów aktywnych w jądrach, a jednym z nich jest Ptpro, kodujący białkową fosfatazę tyrozynową. W ramach niniejszej pracy przeanalizowano profil ekspresji Ptpro w jądrach myszy o genotypie dzikim oraz samców z linii 5xKO oraz 6xKO techniką RT-qPCR i wykazano jego zwiększoną ekspresję u osobników z linii 6xKO w porównaniu do myszy o genotypie dzikim oraz osobników z linii 5xKO. W kolejnym etapie prac poszukiwano powiązań między PTPRO a ścieżkami sygnałowymi i sprawdzano, czy w gonadach niepłodnych samców z linii 6xKO zmienia się ekspresja genów Pik3r1 oraz Stat3, które kodują białka uczestniczące w ważnych szlakach sygnałowych. Skutki wyraźnie zwiększonej ekspresji Ptpro w jądrach niepłodnych samców nie są jeszcze dobrze poznane. Analiza ekspresji genu Stat3 nie wykazała różnic między grupą kontrolną a grupami badanymi; wydaje się także, że gen ten ulega ekspresji w całej gonadzie. W przypadku genu Pik3r1 zasugerowano, że jego ekspresja jest specyficzna dla komórek germinalnych, a także odnotowano tendencję spadkową ekspresji tego genu w gonadach samców z nokautem genetycznym. Niektóre źródła podają, że kinaza PI3K bierze udział w reakcji akrosomalnej, zatem obniżona ekspresja jej podjednostki regulatorowej, kodowanej przez gen Pik3r1, może zakłócać przebieg tego procesu i mieć wpływ na płodność. Konieczne są dodatkowe eksperymenty aby ustalić, czy istnieje korelacja między zwiększoną ekspresją genu Ptpro a obniżonym poziomem ekspresji genów kodujących poszczególne podjednostki kinazy PI3K.

Approximately 12% of people in the world struggle with problems related to conceiving. The genesis of male infertility is explained in only 60%, while the remaining 40% of cases are idiopathic. Among the unknown causes of infertility there might be some undiscovered genetic factors. Animal models with a gene knockout may help in their identification, f. e. a knockout mice line named 6xKO with targeted deletion of six genes specific for male germ cells (Acr, Tnp2, H1f6, Theg, Creb3l4 and Tex22). In this line 22% of males were identified as infertile. Comparison of their transcriptome with a control group revealed a change in the expression profile of 55 genes active in the testes. One of them is Ptpro, which encodes a protein tyrosine phosphatase. As a part of this study, its expression profile in the testes of wild-type mice, 5xKO and 6xKO males was analysed by RT-qPCR and its increased expression was demonstrated in infertile males from 6xKO line compared to wild-type mice and males from 5xKO line. In the next stage of the work, the links between PTPRO and signalling pathways were searched and it was checked whether the expression of the Pik3r1 and Stat3 genes, which encode proteins participating in important signalling pathways, changed in the gonads of infertile males from the 6xKO line. The effects of the markedly increased expression of Ptpro in the testes of infertile knockout mice are not well understood yet. Stat3 expression analysis showed no differences between the control group and the experimental groups; it also appears to be expressed throughout the testis. The expression of Pik3r1 was suggested to be germinal specific, and there was also a downward trend in the expression of this gene in the gonads of male knockout mice. Some papers show that PI3K is involved in the acrosomal reaction, therefore the decreased expression of its regulatory subunit, encoded by the Pik3r1 gene, may interfere with this process and affect fertility. Additional experiments are necessary to determine whether there is a correlation between increased Ptpro gene expression and decreased expression levels of genes encoding particular PI3K subunits.