Nachrichten | Studie der University of Hawaii zeigt: Der Verlust eines wichtigen Gens auf dem Y-Chromosom kann bei männlichen Mäusen Unfruchtbarkeit verursachen und die Expression Hunderter Gene beeinflussen
Nachrichten | Studie der University of Hawaiʻi zeigt: Die Deletion eines wichtigen Y-Chromosom-Gens verursacht Unfruchtbarkeit bei männlichen Mäusen und beeinflusst die Expression Hunderter Gene
In einer neuen Studie entdeckten Forschende der John A. Burns School of Medicine (JABSOM) an der University of Hawaiʻi at Mānoa, dass die Deletion eines wichtigen Gens auf dem Y-Chromosom bei männlichen Mäusen nicht nur vollständige Unfruchtbarkeit verursacht, sondern auch zu einer abnormalen Expression Hunderter wichtiger Gene führt.
Die Studie wurde von Dr. Monika Ward, Professorin am Department of Anatomy, Biochemistry and Physiology und am Yanagimachi Institute for Biogenesis Research (YIBR), geleitet. Das Forschungsteam konzentrierte sich auf das Zinkfinger-Y-kodierte Gen Zfy, das vom Y-Chromosom kodiert wird. Dieses Gen kommt sowohl beim Menschen als auch bei Mäusen vor und gilt als wichtiger Regulator der männlichen Fortpflanzung. Bei Mäusen liegt Zfy in zwei Kopien vor: Zfy1 und Zfy2.
Mithilfe der CRISPR-Cas9-Technologie erzeugten die Forschenden nacheinander transgene Mausmodelle mit einer Deletion von Zfy1 allein, Zfy2 allein und beiden Genen gleichzeitig (bezeichnet als Zfy DKO oder Zfy-Doppel-Knockout). Die Ergebnisse zeigten, dass männliche Mäuse mit Zfy DKO vollständig unfruchtbar waren, stark abnorme Spermien aufwiesen und in den extremsten Fällen überhaupt keine Spermien produzieren konnten. Diese Forschung wurde erstmals in 2022 in der Zeitschrift Biology of Reproduction veröffentlicht.
Um die molekularen Mechanismen der Zfy-Deletion weiter zu untersuchen, nutzte das Team die von YIBR-Gründer Ryuzo Yanagimachi entwickelten assistierten Reproduktionstechnologien, darunter die intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI) und die Rundspermatideninjektion (ROSI), um erfolgreich weitere unfruchtbare männliche Mäuse mit Zfy DKO zu erzeugen. Die aktuellen Ergebnisse wurden am 2025/8/27 in der internationalen Zeitschrift Cell Death and Differentiation veröffentlicht.
Die Studie zeigte, dass in Abwesenheit des Zfy-Gens die Expression Hunderter Gene bei Mäusen fehlreguliert war; einige Gene waren überaktiviert, andere unterdrückt. Zu diesen Genen gehören wichtige Gene, die die Spermienbildung, die DNA-Verpackung und -Konformation sowie die Apoptose regulieren. Das Team stellte außerdem fest, dass Spermienvorläuferzellen in den Hoden vorzeitig eine Apoptose durchliefen und dass ihre DNA-Struktur selbst bei gelegentlich gebildeten Spermien nicht wirksam kondensieren konnte und äußerst anfällig für Schäden war.
"Diese Studie hat unser Verständnis der Funktion des Zfy-Gens erheblich erweitert. Wir haben die durch das Gen beeinflussten Signalwege und verwandten Gene identifiziert und werden künftig weiter untersuchen, wie Zfy diese Schlüsselprozesse reguliert", sagte Dr. Ward.
Dr. Ward betonte außerdem ausdrücklich die zentrale Rolle von Studierenden im Grund- und Aufbaustudium der University of Hawaiʻi in der wissenschaftlichen Forschung. Der Erstautor der Arbeit, Hayden Holmlund, der den Großteil der experimentellen Arbeit durchführte, promovierte kürzlich im Graduiertenprogramm Developmental and Reproductive Biology (DRB) und hat nun eine Postdoc-Forschungstätigkeit in Kalifornien aufgenommen. Darüber hinaus wurden einige Experimente von Benazir Yarbabaeva durchgeführt, einer Studentin im Grundstudium und Teilnehmerin am INBRE-Programm, die inzwischen als neue Masterstudentin dem DRB-Programm beigetreten ist, um die Mechanismen der Zfy-DKO-Spermien weiter zu erforschen.
"Diese Studie spiegelt auch die zentrale Mission des YIBR wider, die internationale Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Reproduktions- und Entwicklungsbiologie zu fördern", fügte Dr. Ward hinzu und wies darauf hin, dass die Forschung auch Unterstützung von Forschenden in Frankreich und dem Vereinigten Königreich erhielt.
Diese Studie stellt einen wichtigen Schritt zum Verständnis der Mechanismen dar, die die männliche Fruchtbarkeit regulieren, und schafft eine Grundlage für die weitere Erforschung der regulatorischen Rolle von Zfy bei der Spermatogenese. Die durch Grundlagenforschung mit Mausmodellen gewonnenen Erkenntnisse sind nicht nur für das mechanistische Management der männlichen Unfruchtbarkeit wichtig, sondern eröffnen auch neue Wege für die translationale Forschung zu potenziellen therapeutischen Strategien.
Nachrichten | Studie der University of Hawaii zeigt: Der Verlust eines wichtigen Gens auf dem Y-Chromosom kann bei männlichen Mäusen Unfruchtbarkeit verursachen und die Expression Hunderter Gene beeinflussen
Nachrichten | Studie der University of Hawaiʻi zeigt: Die Deletion eines wichtigen Y-Chromosom-Gens verursacht Unfruchtbarkeit bei männlichen Mäusen und beeinflusst die Expression Hunderter Gene
In einer neuen Studie entdeckten Forschende der John A. Burns School of Medicine (JABSOM) an der University of Hawaiʻi at Mānoa, dass die Deletion eines wichtigen Gens auf dem Y-Chromosom bei männlichen Mäusen nicht nur vollständige Unfruchtbarkeit verursacht, sondern auch zu einer abnormalen Expression Hunderter wichtiger Gene führt.
Die Studie wurde von Dr. Monika Ward, Professorin am Department of Anatomy, Biochemistry and Physiology und am Yanagimachi Institute for Biogenesis Research (YIBR), geleitet. Das Forschungsteam konzentrierte sich auf das Zinkfinger-Y-kodierte Gen Zfy, das vom Y-Chromosom kodiert wird. Dieses Gen kommt sowohl beim Menschen als auch bei Mäusen vor und gilt als wichtiger Regulator der männlichen Fortpflanzung. Bei Mäusen liegt Zfy in zwei Kopien vor: Zfy1 und Zfy2.
Mithilfe der CRISPR-Cas9-Technologie erzeugten die Forschenden nacheinander transgene Mausmodelle mit einer Deletion von Zfy1 allein, Zfy2 allein und beiden Genen gleichzeitig (bezeichnet als Zfy DKO oder Zfy-Doppel-Knockout). Die Ergebnisse zeigten, dass männliche Mäuse mit Zfy DKO vollständig unfruchtbar waren, stark abnorme Spermien aufwiesen und in den extremsten Fällen überhaupt keine Spermien produzieren konnten. Diese Forschung wurde erstmals in 2022 in der Zeitschrift Biology of Reproduction veröffentlicht.
Um die molekularen Mechanismen der Zfy-Deletion weiter zu untersuchen, nutzte das Team die von YIBR-Gründer Ryuzo Yanagimachi entwickelten assistierten Reproduktionstechnologien, darunter die intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI) und die Rundspermatideninjektion (ROSI), um erfolgreich weitere unfruchtbare männliche Mäuse mit Zfy DKO zu erzeugen. Die aktuellen Ergebnisse wurden am 2025/8/27 in der internationalen Zeitschrift Cell Death and Differentiation veröffentlicht.
Die Studie zeigte, dass in Abwesenheit des Zfy-Gens die Expression Hunderter Gene bei Mäusen fehlreguliert war; einige Gene waren überaktiviert, andere unterdrückt. Zu diesen Genen gehören wichtige Gene, die die Spermienbildung, die DNA-Verpackung und -Konformation sowie die Apoptose regulieren. Das Team stellte außerdem fest, dass Spermienvorläuferzellen in den Hoden vorzeitig eine Apoptose durchliefen und dass ihre DNA-Struktur selbst bei gelegentlich gebildeten Spermien nicht wirksam kondensieren konnte und äußerst anfällig für Schäden war.
"Diese Studie hat unser Verständnis der Funktion des Zfy-Gens erheblich erweitert. Wir haben die durch das Gen beeinflussten Signalwege und verwandten Gene identifiziert und werden künftig weiter untersuchen, wie Zfy diese Schlüsselprozesse reguliert", sagte Dr. Ward.
Dr. Ward betonte außerdem ausdrücklich die zentrale Rolle von Studierenden im Grund- und Aufbaustudium der University of Hawaiʻi in der wissenschaftlichen Forschung. Der Erstautor der Arbeit, Hayden Holmlund, der den Großteil der experimentellen Arbeit durchführte, promovierte kürzlich im Graduiertenprogramm Developmental and Reproductive Biology (DRB) und hat nun eine Postdoc-Forschungstätigkeit in Kalifornien aufgenommen. Darüber hinaus wurden einige Experimente von Benazir Yarbabaeva durchgeführt, einer Studentin im Grundstudium und Teilnehmerin am INBRE-Programm, die inzwischen als neue Masterstudentin dem DRB-Programm beigetreten ist, um die Mechanismen der Zfy-DKO-Spermien weiter zu erforschen.
"Diese Studie spiegelt auch die zentrale Mission des YIBR wider, die internationale Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Reproduktions- und Entwicklungsbiologie zu fördern", fügte Dr. Ward hinzu und wies darauf hin, dass die Forschung auch Unterstützung von Forschenden in Frankreich und dem Vereinigten Königreich erhielt.
Diese Studie stellt einen wichtigen Schritt zum Verständnis der Mechanismen dar, die die männliche Fruchtbarkeit regulieren, und schafft eine Grundlage für die weitere Erforschung der regulatorischen Rolle von Zfy bei der Spermatogenese. Die durch Grundlagenforschung mit Mausmodellen gewonnenen Erkenntnisse sind nicht nur für das mechanistische Management der männlichen Unfruchtbarkeit wichtig, sondern eröffnen auch neue Wege für die translationale Forschung zu potenziellen therapeutischen Strategien.
Quelle des Beitrags:
Aus dem Internet zusammengetragen