中国科学院生物化学与细胞生物学研究所刘默芳研究组，与上海市计划生育科学研究所施惠娟研究组合作的一项研究，首次发现人类Piwi基因突变可导致男性不育。相关研究论文日前在线发表在国际著名学术刊物《细胞》杂志上。
据不完全统计，在我国不孕不育原因中，男性因素约占50%，非梗阻性无精、弱精及精子畸形，是造成男性不育的重要原因，但医学界对其致病原因及机制还不甚了解，导致临床诊断和治疗策略极其有限。
研究发现，Piwi基因特异性地在动物生殖系细胞中表达。在高等动物中，Piwi主要在雄性生殖细胞中表达。PIWI蛋白质特异性地结合一类被称为piRNA的小分子非编码调控RNA，形成piRNA/PIWI功能复合物，通过沉默生殖系细胞中的转座元件及调控其他下游靶RNA分子，维持生殖细胞基因组稳定，为动物生殖细胞发育分化所必需。已有研究表明，在线虫、果蝇、斑马鱼等低等动物中，敲除Piwi基因将导致雄性和雌性动物均不育，而在小鼠中敲除Piwi基因，则致雄性不育。人基因组共编码了4个PIWI蛋白，均在睾丸组织高表达，但到目前为止，关于PIWI蛋白在人类精子形成中的功能和作用机制未见任何报道，对Piwi基因突变在男性不育症发生中的作用，也几乎一无所知。
两组科研人员筛查了413例临床无精、弱精症患者Hiwi基因上控制HIWI蛋白泛素化修饰降解的关键元件D-box，发现有3名病人在此元件中存在杂合性基因突变，此类突变可来源于基因自发突变，也可由母亲遗传获得。为鉴定此类突变是否是造成这些患者发生无精和少弱精的原因，科研人员将其中的一组突变条件型敲入小鼠Piwi基因（Miwi），研究此类突变对精子形成的作用。
研究发现，Miwi D-box杂合突变小鼠均出现雄性不育，精子表型也与患者一致。深入研究发现，Miwi D-box杂合突变小鼠精子发生阻滞在延长型精子细胞发育阶段，尽管能产生少量精子，但精子形态异常、细胞核结构疏松、无活力。进一步的机制研究揭示，MIWI蛋白与组蛋白泛素连接酶RNF8相互作用，可将RNF8扣留在精子细胞胞质中，导致组蛋白大量滞留在精子中，最终造成精子数量剧烈减少、精子头部结构异常及精子活力丧失。
科研人员发现，将一段RNF8 N-端多肽导入突变小鼠的精子细胞中，可有效阻断MIWI对内源RNF8的扣留，恢复精子活动能力，提示这一策略可有效治疗无精症和少弱精症。（健康报）
