2022, Sha-Jiahao, Nature

A male germ-cell-specific ribosome controls male fertility

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05508-0

https://doi.org/10.1038/s41586-022-05508-0

1. Assess the heterogeneity of ribosomes across tissues

实验设计：
对出生后 60 天雄性小鼠的 9 个组织进行 Ribosome-Profile；对分离出的 monosomes 进行蛋白质组学分析；对以上所有组织的蛋白质组学进行比较

结果：
在 9 个组织中共识别出 84 种 ribosome protein；其中 50 种是 大亚基，34 种是小亚基；77 种是所有组织共有的，7 种是至少在一个组织中特异表达的。

Extended Data Fig. 1C

RPL39L 和 RPL10L 被强调：
RPL39L 和 RPL10L 在 testis 中特异性高表达；这两个基因的原始同源基因 RPL39L 和 RPL10L 在精巢中特异性低表达。
Figure. 1bce

2. Assess the heterogeneity of ribosomes across testis development

实验设计：
对出生后 1 week, 2 weeks, 3 weeks 和 4 weeks 的雄性小鼠 testis 进行 Ribosome-Profile；对分离出的 monosomes 进行蛋白质组学分析；对以上所有组织的蛋白质组学进行比较

结果：
RPL39 和 RPL10 的 mRNA 和 蛋白质 水平在 spermatocyte 后迅速下降；RPL39L 和 RPL10L 的 mRNA 和 蛋白质 水平在 spermatocyte 后迅速上升

Figure. 1e
Extended Data Fig. 1o

Note 1: 文中还描述了其他 ribosomal protein genes 的表达状况

Note 2: 分析的重点是 core ribosomal protein genes 和 相应 paralog 之间沿 spermatogenesis 的表达差异

3. RPL39L knockout causes male subfertility

实验设计：
用 Cas9 技术构建三个 RPL39L Knockout 小鼠品系；测量这三个小鼠品系中的 RPL39L 和 RPL39 的表达量变化，以及对相应小鼠生殖的影响

Extended Data Fig. 2ab

结果 1：
KO 小鼠 testis 中的 RPL39L 表达量显著降低；KO 小鼠 testis 中的 RPL39 表达量显著升高

Extended Data Fig. 2cd

结果 2：
Phenotype analysis of male Ribosome ST−/− mice showed smaller testis sizes, lower testis/body weight ratio, increased ratios of abnormal sperm head and tail, severe subfertility with significantly fewer cumulative live pups born compared with wild-type mice.
The sperm count, motility and progressive motility were reduced in our Ribosome ST−/− mice.

Figure. 2bc
Extended Data Fig. 2fg

结果 3：
sperm release was delayed, with ESs being retained until stage IX of the seminiferous epithelium cycle.

Extended Data Fig. 2l
Extended Data Fig. 2k

结果 4：
Defective axoneme in the tail of Ribosome ST−/− sperm

Extended Data Fig. 3e
Extended Data Fig. 3f

结果 5：
Increased apoptosis in germline cells

Extended Data Fig. 3g

4. Proteins decreased in RPL39L-KO ESs

实验设计：
从 野生型 和 RPL39L-KO 的小鼠精巢中分离出 seprmatocyte 和 spermatid，并分别对其进行蛋白质组的测定；比较不同基因背景的相同细胞类型的蛋白质组

结果 1：
与 野生型 相比，RPL39L-KO 小鼠的 Spermatocyte 中蛋白质组相差不大

Extended Data Fig. 4b

结果 2：
与 野生型 相比，RPL39L-KO 小鼠的 Spermatid 中蛋白质组相差很大

Figure. 3e

结果 3：
将 结果 2 中上调下调基因进行 GO 分析，结果与之前的形态学和组化结果符合

Extended Data Fig. 4cd

5. Ribosome ST shows a distinct NPET structure

结果 1：
RPL39 从酵母到人都存在，且序列保守；RPL39L 仅存在于鼠和人等哺乳动物中。

Extended Data Fig. 5a