Патогенные варианты гена ACTRT3 приводят к мужскому бесплодию, характеризующемуся нарушением оплодотворения

Вопрос исследования: Существуют ли новые генетические факторы, ответственные за мужское бесплодие, характеризующееся нарушением оплодотворения при нормальной подвижности сперматозоидов?

Ответ: Мы выявили новый патогенный ген актин-связанного белка T3 (ACTRT3) как одну из основных причин мужского бесплодия, характеризующегося дефектами оплодотворения.

Что уже известно: На сегодняшний день лишь несколько генов связаны с дефектами оплодотворения при мужском бесплодии, несмотря на нормальную подвижность сперматозоидов. ACTRT3, один из актин-связанных белков, высоко и специфически экспрессируется в семенниках мыши и взаимодействует с белком Profilin3, образуя специфический для семенников комплекс в ходе сперматогенеза.

Дизайн, объем и длительность исследования: Варианты ACTRT3 были выявлены с помощью полноэкзомного секвенирования в когорте из 248 бесплодных пар с дефектами оплодотворения (частота оплодотворения ≤30% при попытках ЭКО/ИКСИ) при нормальной концентрации сперматозоидов (≥15 × 10^6/мл) и нормальной подвижности (прогрессивная подвижность ≥32%; подвижность PR [прогрессивно подвижных] + NP [непрогрессивно подвижных] ≥40%). Через 36 часов после трансфекции клеток выполняли иммунопреципитацию для выявления взаимодействия между ACTRT3 и actin-like 7A (ACTL7A)/phospholipase C zeta 1 (PLCZ1) (n = 3 биологических повтора). Модель knock-in (KI) у мышей была получена с помощью CRISPR-Cas9. Для оценки фертильности использовали половозрелых самцов (10 недель, n = 3 мыши в группе, наблюдение 6-8 месяцев), анализировали параметры спермы (n = 3 мыши в группе), выполняли вестерн-блоттинг (n = 3 биологических повтора), иммунофлуоресценцию (n = 3 биологических повтора), ЭКО (n ≥ 3 биологических повтора), ИКСИ (n = 3 биологических повтора), сканирующую электронную микроскопию (СЭМ, n = 3 мыши в группе), трансмиссионную электронную микроскопию (ТЭМ, n = 3 мыши в группе), оценку колебаний Ca2+ (n ≥ 3 биологических повтора) и другие функциональные тесты в 2022-2025 годах.

Участники/материалы, условия, методы: Варианты ACTRT3 были выявлены методом полноэкзомного секвенирования и подтверждены секвенированием по Сэнгеру. Для выяснения патогенетического механизма была создана KI-мышь с вариантом Actrt3. Сначала оценивали ультраструктуру сперматозоидов с помощью окраски периодической кислотой — реактивом Шиффа, СЭМ и ТЭМ. Затем для уточнения молекулярного механизма вариантов ACTRT3 выполняли вестерн-блоттинг, иммунофлуоресценцию и иммунопреципитацию.

Основные результаты и роль случайности: У двух бесплодных мужчин были выявлены компаунд-гетерозиготные (NM_032487.5: c. C41G (p. Ser14Trp) и c. C687delA (p. Lys229fs)) и гомозиготные варианты (NM_032487.5: c.712C>T (p. Gln238Ter)) в ACTRT3, а функциональные исследования на трансгенных KI-моделях мышей подтвердили патогенность вариантов Actrt3. Дефекты ACTRT3 приводили к снижению уровня белка ACTL7A и нарушению локализации PLCZ1 в сперматозоидах, что вызывало отслойку акросомы, дополнительно ухудшало связывание сперматозоидов с zona pellucida ооцитов и приводило к нарушению оплодотворения. Кроме того, сперматозоиды с дефектным ACTRT3 не могли запускать колебания кальция, что приводило к остановке развития эмбриона.

Большой массив данных: Н/Д.

Ограничения, причины для осторожности: Необходимо больше случаев, чтобы подтвердить вклад вариантов ACTRT3 в мужское бесплодие. Кроме того, работа была бы убедительнее и информативнее при добавлении экспериментов по искусственной активации ооцитов с помощью SrCl2, который используется для запуска колебаний ионов кальция.

Более широкое значение результатов: Наши данные указывают на причинно-следственную связь между вариантами ACTRT3 и мужским бесплодием, обусловленным дефектами оплодотворения, и частично раскрывают патофизиологические механизмы вариантов ACTRT3. Это расширяет представления о мужском бесплодии, связанном с нарушением оплодотворения, и служит ориентиром для будущего клинического лечения.

Финансирование исследования/конфликт интересов: Работа поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (82325021, 32130029 и 82201767) и Планом прорыва по фундаментальным и междисциплинарным направлениям Министерства образования Китая (№ JYB2025XDXM508).

Номер регистрации исследования: Н/Д.