1994年,Yasushi Toh等人应用互补DNA文库筛选技术对13762NF大鼠乳腺腺癌转移系统进行研究时,发现了一个促癌基因,因为其表达水平与癌细胞系的侵袭能力及临床的发展程度有关,遂命名为肿瘤转移相关蛋白1(Metastasis Associated Protein 1, mta1)。目前已知,肿瘤相关基因家族包含三种基因6种亚型,它们分别是MTA1, MTA2, MTA3和MTA1, MTA1s, MTA1-ZG29p, MTA2, MTA3, MTA3L。其中MTA1, MTA2和MTA3是核小体重建脱乙酰基作用复合物(NuRD,Nurleur Remodilingand Histone deacetylase核重塑组蛋白去乙酰化酶复合物)的成分,据信,它们可以通过影响染色质的重建功能来调节基因的转录。目前对MTA1的研究大部分着眼于其在肿瘤转移过程的作用机理,这一新分子已被证实在多种恶性组织中高表达。MTA-1约为82kDa,编码一个715个氨基酸大的蛋白分子,包含酪氨酸激酶、蛋白激酶C和酪蛋白激酶Ⅱ可能的磷酸化位点,在碳末端还发现了一脯氨酸密集区。它的氮末端相对保守,而羧基端则变化很大;分子中主要包含了三个域区:BAH domain, ELM domain,和SANT domain,对其功能的分析其实就是通过这三个域区的功能来推测的,例如,BAH domain与蛋白间相互作用有关,而SANT domain则负责核定位。MTA1蛋白HDACs核心复合物的重要组成成分,说明去乙酰化及转录抑制是它的主要作用特点。我室王瑞安教授目前正在美国AndersonCancer Center的Kumar实验组从事mta1作用机制研究,他们在这一领域有突破性发现。研究表明,在乳腺癌细胞MTA-1是间质生长因子(HRG,人表皮生长因子HER3及HER4受体的配体)作用的靶基因,MTA-1可以通过“重组”HDACs来抑制ER-介导的基因转录,从而导致乳腺癌细胞某些基因被异常抑制,使癌细胞产生激素抵抗性(Mazumdar A, Wang RA, et al. Transcriptional repression of oestrogen receptor by metastasis-associated protein 1 corepressor. Nat Cell Biol. 2001 Jan;3(1):30-7)(Kumar R, Wang RA, et al. A naturally occurring MTA1 variant sequesters oestrogen receptor-alpha in the cytoplasm. Nature. 2002 ;418(6898):654-7 )。另外,雌激素和c-myc均可以在体外上调MTA1的表达,引起瘤细胞转移作用增强。目前针对Mta1生理作用的报道很少,不过定量分析研究(Northern blot and Western blot)显示小鼠Mta1还可以表达于很多正常组织,所以它可能具有生理和病理的双重作用。Kumar实验组观察到Mta1的异常表达可以导致乳腺发育的异常,引起腺管增生、腺细胞分化停滞甚至是肿瘤细胞的产生。提示Mta1对正常乳腺组织的发育分化非常重要。值得一提的是,除了乳腺和睾丸组织,Mta1在正常组织中表达量均很低,这提示相对于其他组织而言它可能在这两种组织发育过程的某个阶段中起到了更为重要的作用。真核动物的染色质是由组蛋白、其他的一些蛋白成分和大量重复出现的核小体单位密集而成的,密集程度越高,其转录翻译也就越困难,所以,转录因子要接近DNA时,必须首先改变染色质这种抑制性的结构,从而产生转录调控作用。改变方法之一就是改变核小体的乙酰化状态。染色质核心组蛋白的乙酰化发生在其氨基酸末端尾上的赖氨酸残基处,这种作用可以中和组蛋白上的正电荷,降低后者与DNA的亲和力,从而促进转录激活,反之,低乙酰化状态的染色质其转录将被抑制。目前已经确定了两类参与调节组蛋白乙酰化状态的酶——组蛋白乙酰转移酶(HATs)和HDACs,有趣的是,MTA-1恰巧也是HDAC复合物的组成成分之一,在肿瘤细胞的代谢和乳腺上皮的发育过程中参与构成了调控染色质结构和转录的复杂网络。综上所述,我们考虑MTA1很可能是参与精子发生的一个新分子,深入研究它在在精原细胞、初级精母细胞、支持细胞和间质细胞中的表达与作用情况会有助于找到精子发生中影响基因调控的一条新途径。本实验分为五部分:第一部分MTA1在正常成年人睾丸中的表达定位第二部分MTA1在正常小鼠睾丸发育中的表达研究第三部分MTA1在小鼠睾丸生精细胞中的表达研究第四部分MTA1在粗线期精母细胞敲除小鼠睾丸中的表达研究第五部分针对小鼠睾丸Mta1的干涉研究本次实验考察了MTA1在正常成年人和小鼠睾丸组织中的表达情况,证明了这一新的分子在精子发生过程中有着阶段特异性的表达;在人的睾丸,它主要表达在初级精母细胞和圆形精子细胞,提示它主要是在生精细胞的分化中起到一定左右;在小鼠,它则主要表达在粗线期精母细胞,提示它可能对减数分裂有一定作用。MTA1在人和小鼠表达方式的差异也说明它具有种属特异性。在利用甲氧乙酸(MAA)特异性的敲除了粗线期精母细胞后,可以观察到伴随着Mta1的下调时精子细胞在其后的发育阶段中逐渐发生了细胞核型的转变,部分细胞核中的染色质由较为浓缩的匀质致密体逐渐变为松散状态;正常形态的成熟精子数明显减少,结合文献报道的Mta1是NuRD复合物的核心成分之一,提示Mta1很可能是通过改变组蛋白的乙酰化状态构成一个对精子发生减数分裂阶段调节的关键“开关”。最后,成功构建了针对小鼠Mta1的pSUPER干涉载体,为后续研究它的生理功能提供了重要工具。