Nat Aging | 逆逆转座子衍生基因 PNMA1 和 PNMA4 成维持生殖能力关键

逆转座子是一类能够在基因组中移动的DNA序列，它们在进化过程中被“驯化”，成为宿主基因组的一部分，并可能获得新的生物学功能。PNMA1和PNMA4就是两个这样的例子，它们是逆转座子衍生的基因，编码类似于病毒衣壳的蛋白质。这些蛋白质在生殖细胞中的具体功能尚不清楚，但它们的结构特点提示可能在RNA的运输和保护中发挥作用。

近期，《Nature Aging》杂志上发表的一项研究深入探讨了逆转座子衍生的衣壳基因PNMA1和PNMA4在维持生殖能力方面的重要作用。这项研究不仅揭示了这些基因在生殖细胞发育中的关键功能，还为理解生殖相关疾病的分子机制提供了新的视角。

研究团队通过多种实验方法来探究PNMA1和PNMA4在生殖细胞中的功能。首先，他们利用单细胞RNA测序技术，分析了PNMA1和PNMA4在人类和小鼠生殖细胞中的表达模式。结果显示，这两个基因在生殖细胞中具有特定的表达模式，提示它们可能在生殖细胞的发育过程中发挥重要作用。为了验证这一假设，研究团队进一步采用了CRISPR/Cas9基因编辑技术，生成了PNMA1和PNMA4基因敲除的小鼠模型。通过观察这些基因敲除小鼠的生殖能力，研究者能够评估PNMA1和PNMA4在生殖过程中的实际功能。此外，研究还采用了免疫共沉淀、透射电子显微镜等多种实验方法，来探讨PNMA1和PNMA4的生物学功能和分子机制。

研究发现，PNMA1和PNMA4在生殖细胞中具有重要的功能。在小鼠模型中，敲除PNMA1或PNMA4基因会导致生殖能力的显著下降，包括精子和卵子的发育异常，以及受孕率的降低。这表明PNMA1和PNMA4对于维持正常的生殖功能至关重要。通过单细胞RNA测序，研究团队发现PNMA1和PNMA4在生殖细胞中的表达具有特定的时空模式，这表明它们可能在生殖细胞的特定发育阶段发挥作用。进一步的实验显示，PNMA1和PNMA4能够形成病毒样颗粒，并且这些颗粒能够包装特定的RNA分子。这提示PNMA1和PNMA4可能参与了RNA的运输和保护过程，从而影响生殖细胞的发育和功能。

图 缺乏 Pnma1 或 Pnma4 的雄性小鼠过早失去生殖能力

这项研究的发现对于理解逆转座子衍生基因在生殖生物学中的作用具有重要意义。PNMA1和PNMA4基因的敲除导致生殖能力的下降，直接证明了这些基因在维持生殖细胞正常功能中的关键作用。此外，研究还揭示了这些基因通过形成病毒样颗粒来运输RNA的新机制，这为开发新的生殖医学疗法提供了潜在的靶点。未来的研究可以进一步探索PNMA1和PNMA4在人类生殖疾病中的作用，并评估它们作为生物标志物或治疗靶点的潜力。总之，这项研究不仅增进了我们对生殖细胞发育分子机制的理解，还为生殖医学领域带来了新的研究方向和可能的临床应用。

原始出处：

The retrotransposon-derived capsid genes PNMA1 and PNMA4 maintain reproductive capacity. Nat Aging. 2025 Apr 22. doi: 10.1038/s43587-025-00852-y. Epub ahead of print. PMID: 40263616.