来源：iNature Life（ID：iNature_Lifes）
精子头尾耦合器（HTCA）确保了精子头尾的完整性，而HTCA的缺陷会导致精子无头，使雄性不育。
2021年8月13日，来自中科院动物所李伟以及中国科学院大学袁莉等研究团队在Nature Communications上在线发表了题为“Themissing linker between SUN5 and PMFBP1 in sperm head-tail coupling apparatus”的研究论文，表明CENTLEIN对HTCA的完整性和功能是不可缺少的，而且CENTLEIN在小鼠中的失活会导致精子脱帽和雄性不育。
人类精子的结构和功能的完整性对男性的生育能力至关重要，精子的任何缺陷都可能与严重的男性不育有关。许多畸形精子症已被报道为导致男性不育。其中最极端的畸形精子症是无尾精子症，其特点是鞭毛断裂，完整的精子很少，精液中没有尾巴的精子头，它最终导致严重的男性不育。
在过去的几十年里，研究显示无头精子症综合征具有家族聚集性，表明这是一种具有特定遗传起源的综合征。许多小鼠模型在一定程度上显示出无畸形精子症的表型，其中Spata6缺失小鼠是第一个统一显示100%无畸形精子症的模型。由于SPATA6能与拉长的精子框架上的肌球蛋白轻链多肽6相互作用，它可能参与基于肌球蛋白的微丝运输，以便在精子头尾联接装置（HTCA）形成过程中组装Scs和Cp。
最近，新的生物学技术和血统分析能够识别和验证两个无畸形精子症候群的致病基因。迄今为止，Sad1和含UNC84结构域的5（SUN5）和多胺调节因子结合蛋白1（PMFBP1）的突变占所有无畸形精子综合征病例的70%。SUN5是一种位于核包膜（NE）的跨膜蛋白，它可以与偶联器相关蛋白DnaJ热休克蛋白家族（Hsp40）成员B13（DNAJB13）相互作用，以促进SUN5蛋白的折叠，从而保证HTCA21中的未知蛋白之间的相互作用。
PMFBP1首先被确定为多胺调节因子的结合蛋白1，它可以加强多胺的分解和回收。在精子发生过程中，PMFBP1在成年睾丸中特异性表达，主要位于HTCA中。虽然SUN5和PMFBP1之间没有物理上的相互作用，但它们都定位于HTCA。它们与SPATA6一起在HTCA中形成一个类似三明治的结构：SUN5作为根部连接HTCA和精子NE，而PMFBP1则位于SUN5和SPATA6之间的中间区域。虽然它们在HTCA中的相对位置已经确定，但它们之间的连接物仍是未知的。
精子发生是指单倍体雄性配子的产生过程，并伴随着连续的细胞分化。在精子发生过程中，生殖细胞经历减数分裂以确保基因组的单倍化和遗传多样性，随后单倍体生殖细胞经历了巨大的形态变化和核染色质的重新组织以形成精子，在这个过程中，细胞质需要被移除，并形成两个特定的结构，称为顶体和鞭毛。哺乳动物精子颈部区域的HTCA对于精子头部和尾部的整合是不可缺少的，在20世纪60年代末和70年代初被广泛描述。
超微结构研究显示，这个复杂的结构有一个密集的、凸起的关节区，称为Cp，与基底板（Bp）的凹陷相吻合。基底板和基底板之间由纤维结构相互连接，可能是精子头尾固定的媒介。从Cp向后延伸的是九个具有周期性密度的圆柱形Scs。在尾端，每个Sc与九个外部致密纤维（ODFs）中的一个连续，ODFs与生长中的轴丝的外围微管双胞胎相关。在Cp的关节面下是一个圆柱形的龛，它包括近端中心粒（Pc），其方向是横向的，与头部的扁平化在同一平面。在轴丝的基部还有一个远端中心粒（Dc），其方向与Pc大约成直角。尽管这些结构已被很好地描述，但其分子组成和组装特性仍是未知的。然而，根据这些以前描述的HTCA组装过程，预计中心粒相关蛋白将参与HTCA的组装。
为了确定SUN5和PMFBP1之间的连接体，通过与SUN5共同免疫沉淀对中心体相关蛋白进行了小规模的筛选，发现CENTLEIN是SUN5和PMFBP1的直接连接体。在小鼠中敲除CENTLEIN导致产生无精症精子和雄性不育。超微结构分析显示，Centlein的耗竭导致HTCA在圆形精子的早期组装中断，完全缺乏Scs和Cp。对Centlein的敲除导致SUN5和PMFBP1之间的精子头部和尾部断裂。而敲除SUN5的结果是CENTLEIN和PMFBP1留在断裂的尾巴顶端，而敲除Pmfbp1的结果是SUN5和CENTLEIN仅留在断裂的精子头部。
总之，所有这些结果表明，CENTLEIN作为SUN5和PMFBP1之间的一个真正的连接者，参与了HTCA的组装，并将精子头与尾部整合在一起。
参考文献：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-25227-w#Abs1
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