研究背景:RNA转录后修饰广泛存在于在各种生命体中,目前已鉴定出超过100种不同的化学修饰,这些化学修饰都是由修饰酶介导产生。作为RNA转录后修饰酶的一种,RNA甲基转移酶负责从甲基供体(最常见的是S-腺苷甲硫氨酸(SAM或AdoMet))将甲基基团转移到目的RNA的碱基或者糖基上。虽然大多数RNA都受甲基化影响,但是迄今为止,转运RNA(tRNA)上的甲基化修饰最为多样化。目前已经鉴定出大量的甲基转移酶能催化转录后tRNA发生甲基化修饰,这些酶在各物种中通常是高度保守的,但是其生物学功能,以及其对诸多人类疾病的发生和发展的具体机制仍未可知。进年来,随着RNA表观遗传学研究不断的深入,tRNA表观修饰在人类疾病发生发展中作用逐渐得到重视。tRNA甲基转移酶FTSJ1的突变能够引起非综合征性X连锁智力低下。tRNA甲硫基转移酶CDKAL1基因突变与T2D患者的胰岛素分泌受损相关。线粒体tRNA特异性2-硫脲酶1(MTU1)能够对酵母和人类的s2U进行修饰,其突变可以引起人类急性婴儿肝功能衰竭以及与线粒体12S核糖体RNA突变相关的耳聋。人类RNA甲基转移酶NSUN2的缺失能够导致认知障碍,在小鼠中敲除Nsun2基因可导致雄性小鼠不育。TRMT10A是tRNA甲基转移酶,能够催化tRNA上第9位A或者G发生甲基化,临床报道发现TRMT10a的突变能够引起患者智力及糖代谢等异常。相对于其他组织,Trmt10a在小鼠睾丸中高表达,本研究通过制作基因敲除小鼠模型,研究Trmt10a在精子发生和胚胎发育过程中的作用机制。研究方法与结果:通过RT-PCR,发现Trm,t10a基因在小鼠睾丸组织高表达,提示其可能与精子发生有关。我们利用CRISPR/Cas9技术,结合显微操作原核注射,对Trmt10a基因进行编辑,成功构建了两个品系的Trmt10a基因敲除小鼠模型(分别缺失11 bp与17bp)。Trmt10a基因敲除后,雌性与雄性小鼠皆表现为亚生育,其中雄性敲除小鼠睾丸体积缩小,第一次生精波的圆形精子产生滞后,这一现象在21天(21d)时表现最为明显,CASA检测显示精子活力减弱,并且纯合敲除小鼠生育异常,后代在出生前后致死,存活率低。通过染色体铺片染色,发现粗线期精母细胞的DSB修复异常。研究总结:Trmt10a敲除雄性小鼠第一次生精波的减数分裂过程中粗线期DSB修复异常,圆形精子生成延滞,纯合敲除小鼠呈亚生育,其后代在出生前后致死率高。