哺乳动物精子作为一类高度特化的细胞类型，在形成过程中丢弃了大部分的胞质组分，以获得高度压缩的细胞结构和运动能力，完成父源遗传信息的高效传递，并携带由RNA表达谱和修饰谱组成的表观遗传信息---“精子RNA指纹”介导父源获得性性状的代际传递。然而，在精子发生直至附睾成熟的全过程中，RNA修饰在不同类型生精细胞、不同成熟阶段精子中的全局动态变化规律及其对机体代谢失衡的响应特征仍缺乏系统性解析。

近日，Science China Life Sciences在线发表了张云芳课题组题为“Deciphering RNA modification dynamics during spermatogenesis and sperm maturation”的研究论文。该研究揭示了精子发生至附睾成熟过程中RNA修饰图谱的动态变化规律以及代谢压力下精子RNA修饰景观的重塑特征。

该研究利用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术，分析了小鼠睾丸发育中不同生精细胞类型以及附睾不同区段精子中的27种RNA修饰变化。结果显示，不同RNA修饰并非孤立变化，而是在睾丸发育、精子发生及成熟过程中呈现动态重塑的互作网络，且不同阶段的生精细胞和精子具有时期特异的RNA修饰指纹。睾丸中多数tRNA富集组分中的RNA修饰在精母细胞到圆形精子细胞过程中逐步升高，至圆形精子细胞阶段达到较高水平，而在成熟精子中则明显下降。此外，随着精子在附睾头、附睾体、附睾尾迁移的过程中，RNA修饰指纹同样呈现特征性的动态变化。其中，m5C、m2,2G 和 m2G等修饰在精子进入附睾头后迅速升高、随后逐步下降，属于精子成熟过程中显著重塑的RNA修饰类型；m5Um 修饰在睾丸精子发生过程中一直维持较低水平，而随着精子成熟逐渐累积并在成熟精子中达到高峰，是精子成熟过程中获得的RNA修饰类型。此外，有些RNA修饰如Um、m⁵U、Cm和 m6A 等，它们在睾丸生精阶段丰度较高而在附睾中逐渐下降，属于生精过程特有的RNA修饰。这些结果表明精子RNA修饰特征图谱并非在睾丸中一次性形成，而是在睾丸的生精过程和附睾的精子成熟过程中持续建立。有趣的是，研究团队通过进一步绘制II型糖尿病（T2DM）小鼠精子RNA修饰变化特征发现，精子RNA修饰景观在T2DM刺激下发生显著的重塑，并且这种重塑特征贯穿整个附睾精子成熟过程，最终T2DM打破部分正常精子中稳定存在的修饰关系，形成新的相关模式。

该研究系统绘制了精子发生、成熟及T2DM代谢紊乱条件下的全局RNA修饰动态图谱，揭示了RNA修饰丰度的细胞类型特异性、精子成熟阶段的动态可塑性，以及在代谢紊乱条件下的变化特征。这项研究提示精子RNA修饰可能是连接代谢状态、精子质量和后代健康的重要分子介质，为理解男性生育力调控、精子成熟机制和父源表观遗传信息传递提供了重要参考。

同济大学生命科学与技术学院的张云芳教授、杨依婷博士为文章的共同通讯作者。同济大学生命科学与技术学院的博士研究生曹政、于宗宇和汪鑫博士为文章的共同第一作者。该研究得到了上海市“科技创新行动计划”基础研究项目、国家自然科学基金等项目的资助。

论文原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-025-3134-1