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精子发生中的转录后调控:所有 RNA 途径都通向健康的精子。

Post-transcriptional regulation in spermatogenesis: all RNA pathways lead to healthy sperm.

机构信息

Reproductive and Developmental Biology Laboratory, National Institute of Environmental Health Sciences, National Institutes of Health, Durham, NC, 27709, USA.

出版信息

Cell Mol Life Sci. 2021 Dec;78(24):8049-8071. doi: 10.1007/s00018-021-04012-4. Epub 2021 Nov 8.

Abstract

Multiple RNA pathways are required to produce functional sperm. Here, we review RNA post-transcriptional regulation during spermatogenesis with particular emphasis on the role of 3' end modifications. From early studies in the 1970s, it became clear that spermiogenesis transcripts could be stored for days only to be translated at advanced stages of spermatid differentiation. The transition between the translationally repressed and active states was observed to correlate with the shortening of the transcripts' poly(A) tail, establishing a link between RNA 3' end metabolism and male germ cell differentiation. Since then, numerous RNA metabolic pathways have been implicated not only in the progression through spermatogenesis, but also in the maintenance of genomic integrity. Recent studies have characterized the elusive 3' biogenesis of Piwi-interacting RNAs (piRNAs), identified a critical role for messenger RNA (mRNA) 3' uridylation in meiotic progression, established the mechanisms that destabilize transcripts with long 3' untranslated regions (3'UTRs) in post-mitotic cells, and defined the physiological relevance of RNA exonucleases and deadenylases in male germ cells. In this review, we discuss RNA processing in the male germline in the light of the most recent findings. A brief recollection of different RNA-processing events will aid future studies exploring post-transcriptional regulation in spermatogenesis.

摘要

多种 RNA 途径对于产生功能性精子是必需的。在这里,我们回顾了精子发生过程中的 RNA 转录后调控,特别强调了 3'端修饰的作用。从 20 世纪 70 年代的早期研究中可以清楚地看出,精子发生转录本可以储存数天,然后在精细胞分化的后期进行翻译。观察到转录本 poly(A)尾巴缩短与翻译抑制和激活状态之间的转变相关,这确立了 RNA 3'端代谢与雄性生殖细胞分化之间的联系。从那时起,许多 RNA 代谢途径不仅被牵连到精子发生过程中的进展,而且还与基因组完整性的维持有关。最近的研究已经描述了难以捉摸的 Piwi 相互作用 RNA (piRNA)的 3'生物发生,确定了信使 RNA (mRNA) 3'尿嘧啶化在减数分裂进展中的关键作用,建立了在有丝分裂后细胞中使具有长 3'非翻译区 (3'UTR)的转录本不稳定的机制,并定义了 RNA 外切酶和脱腺苷酶在雄性生殖细胞中的生理相关性。在这篇综述中,我们根据最新的发现讨论了雄性生殖细胞中的 RNA 加工。简要回顾不同的 RNA 加工事件将有助于未来探索精子发生中转录后调控的研究。

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