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精子形成是指雄性生殖细胞减数分裂后的发育过程,涉及到大量的生殖细胞特异基因的表达。然而,至今为止仅仅发现几个关键的转录因子,并且尚未阐明这些转录因子对靶基因以及相互之间的调控机制。 在小鼠和人基因组中各有20个基因编码SOX家族蛋白质,而SOX30与其他成员序列差异最大。先前发现,Sox30的转录本在体外培养的精原干细胞(SSC,又名GSC)中的表达受视黄酸(RA)上调。本研究发现,Sox30的mRNA在小鼠的睾丸组织中特异表达,在圆形精子细胞(rST)中高度表达,并且其表达受RA和A-MYB的直接调控。SOX30蛋白质同样特异表达在小鼠的睾丸组织中。利用CRISPR-Cas9技术将HA多肽编码序列敲入到Sox30对应于其蛋白质N端的位置,获得了表达HA-SOX30融合蛋白的转基因小鼠,利用HA抗体进行免疫组化检测,发现SOX30表达起始于粗线期精母细胞的后期,在圆形精子细胞(round spermatid,rST)以及延长型精子细胞达到最高水平,而在精原细胞、成熟精子以及其它睾丸细胞中没有表达。免疫染色信号只存在于细胞核中,表明SOX30可能是一个转录因子,这一点与生物信息分析所做出的预测一致。 进一步利用CRISPR-Cas9技术得到了Sox30敲除小鼠,Sox30敲除导致雄性成年小鼠不育,精子发生阻滞在第3步的rST时期,并伴随着大量rST的凋亡发生。敲除小鼠rST的染色中心(Chromocenter)形成异常:正常小鼠一般一个rST含有一个染色中心,而敲除小鼠具有多于1个染色中心的rST的比例明显高于野生型小鼠。SOX30的信号呈现点状均匀分布在细胞核中,并在染色中心区域呈现一定程度的富集。通过比较23天敲除型和野生型小鼠圆形精子的转录组,发现,在mRNA水平有664个蛋白编码基因下调,121个蛋白编码基因上调。64%下调的基因都是睾丸特异表达的。另外有148个lncRNA基因下调和6个lncRNA基因上调表达。通过与其他关键转录因子调控的基因(Trf2,Rfx2,Crem-τ)比较,发现关键转录因子的靶基因交集较低,表明它们调控基因表达的方式相对独立。通过生物信息学分析,预测了1935个SOX30靶基因,通过ChIP-PCR发现SOX30可以结合到自身基因近端启动子,以及其他一些预测的靶基因的启动子。利用双荧光报告系统,发现SOX30能够通过Sox30,Ccdc54,Spata19包含预测的SOX30结合位点的DNA片段激活报告基因的表达。综合以上结果,认为SOX30对小鼠精子形成的起着关键的调控作用。