Characterization of new genes controlling spermatogenesis in mice

Niepłodność jest coraz częstszym problem, który dotyka nasze społeczeństwo. Niepłodność, definiowana jest jako stan, w którym występuje niemożność zajścia w ciążę pomimo rocznego regularnego współżycia seksualnego przy braku stosowania środków antykoncepcyjnych. Obecnie uważa się, że przyczyny niepłodności w ok. 50% leżą po stronie męskiej. Przyczyn męskiej niepłodności można doszukiwać się w mutacjach genetycznych. W przypadku zaburzeń genetycznych można wskazać liczbowe jak i strukturalne aberracje chromosomowe, mutacje mitochondrialnego DNA (mtDNA), mikrodelecje chromosomu Y czy mutacje monogeniczne. Spermatogeneza to skomplikowany i złożony proces, angażujący w jej prawidłowy przebieg setki genów. Poznanie mechanizmu działania poszczególnych genów specyficznych dla męskich komórek rozrodczych możliwa jest przez zastosowanie metody nokautu genetycznego. Jednak kolejne badania wykazały, .że wiele zaburzeń jest wynikiem kumulatywnego działania genów, w związku z czym by poznać ich podłoże potrzeba tworzyć linie z wielokrotnym nokautem. Wykorzystując tą technikę naukowcy z Uniwersytetu w Getyndze wyprowadzili kolejne linie myszy z nokautem od 1 do 6 genów. Pojedyncze nokauty genów: Creb3l4, Hist1h1t, Tnp2, Acr, Theg, Tex22, zaangażowanych w proces spermatogenezy nie wywoływały żadnych zmian fenotypowych, dopiero u osobnika z nokautem wszystkich 6 genów zaobserwowano obniżoną płodność. Ten model zwierzęcy wykorzystano do poszukiwania nowych genów kontrolujących spermatogenezę w oparciu o porównanie transkryptomów gonady samców płodnych i niepłodnych. Celem pracy była charakterystyka jednego z tak zidentyfikowanych genów kandydatów i próba określenia czy gen ten w sposób bezpośredni lub pośredni mogę wpływać na zdolności reprodukcyjne samców myszy. Analizowano profil ekspresji w mysich tkankach jak i poziom ekspresji w gonadach samców z linii z wielokrotnym nokautem (1KO – 6KO). Badany gen Gm7853 okazał się genem specyficznie jądrowym. Podczas analiz okazało się, iż w genomie myszy występuje inny aktywny transkrypcyjnie gen, którego sekwencja jest prawie identyczna z sekwencją genu Gm7853. Gen ten, 4930474N05Rik, zidentyfikowano na chromosomie 14 w odległości ok. 1500 pz poniżej genu Gm7853. Badania genu 4930474N05Rik wykazały jego ekspresję w jądrze. Analiza ilościowa poziomu ekspresji genu 4930474N05Rik nie wykazała jednak korelacji pomiędzy zmianą poziomu ekspresji a wzrastającą liczbą znokautowanych genów u myszy z serii linii z wielokrotnym nokautem (1KO-6KO). Przeanalizowano również kompletność dostępnej w bazie NCBI sekwencji cDNA genu 4930474N05Rik od końca 5’ i 3’ techniką RACE PCR.

Infertility is an increasingly common problem that affects our society. Infertility is defined as not being able to get pregnant for at least a year, despite an annual regular sexual intercourse in the absence of contraceptives. It is estimated that, about 50% of infertility cases the cause is on the male side. One of the many causes of male infertility can be traced to genetic mutations. In case of genetic disorders can indicate for example: structural chromosomal abberations, mitochondrial DNA (mtDNA) mutations, Y chromosome microdeletes or monogenic mutations. Spermatogenesis is a complex process involving hundreds of genes. Understanding the mechanism of action of specific genes to male reproductive cells is possible by applying the genetic knockout method. However, further research has shown that many disorders are the result of cumulative gene action, so that in order to know their basis, they need to create lines with multiple knockout. By using this technique, scientists from the University of Göttingen derailed a series of 1 to 6 gene knockout mice. Single genes: : Creb3l4, Hist1h1t, Tnp2, Acr, Theg, Tex22 involved in the spermatogenesis process did not induce any phenotypic changes, only in all 6 genes knocked down fertility. This animal model was used to search for new genes that control spermatogenesis in a test of male and nonfertile male gonadal transcripts. The purpose of the study was to characterize one of the candidate genes and attempt to determine whether this data can be directly or indirectly influenced on the reproductive capacity of male mice. The expression profiles in mouse tissues were analyzed as well as the level of expression in male gonads from multiple knockout lines (1KO - 6KO). The Gm7853 gene was found to be a specifically nuclear gene. During the analysis, it turned out that in the mouse genome there is another transcriptional active gene whose sequence is almost identical to the gene sequence of Gm7853. This gene, 4930474N05Rik, was identified on chromosome 14 at a distance of about 1500 bp below the Gm7853 gene. The 4930474N05Rik gene showed expression in the nucleus. The quantitative analysis of 4930474N05Rik gene expression did not show a correlation between change in expression level and increasing number of knocked down genes in 1K-6KO multi-knock line series. The completeness of the NCBI-based cDNA sequence of the 4930474N05Rik gene from the 5 'and 3' end of the RACE PCR was analyzed.