研究表明，哺乳动物精子轴丝中央微管的原点结构及其导致弱精症的分子机制

弱精症是男性不育症最常见的原因之一，表现为精子运动能力缺陷。精子鞭毛有标志性“9”轴线结构由9组微管二联体围绕中央微管组成(CA)由此可见，轴丝微管通过动力蛋白臂相互滚动，促进精子鞭毛摆动，产生精子游动。目前，哺乳动物精子鞭毛轴丝中央微管的精细结构和功能机制尚不清楚，制约了对弱精子患病分子机制的科学诠释。

6月5日，中国科学院生物物理研究所孙飞研究组在《细胞研究》中联合北京师范大学教授陈苏仁、重庆市妇幼保健院教授黄国宁/林婷婷、中国科技大学教授张志勇等团队。(Cell?Research)这本杂志的题目是In situ structure of the mouse sperm central apparatus reveals mechanistic insights into 研究论文，asthenozoospermia。

研究小组结合AlphaFold2等人工智能蛋白结构预测技术，运用最先进的原点冷冻电镜技术，克服了样品制备、数据采集、图像处理等技术难题，首次分析了小鼠精子轴丝中央微管的高分辨率原点结构(部分分辨率最高为5.5。埃)。该研究清晰地展示了C1-C2微管及其内外蛋白组合的组装模式，构建了包括466个蛋白质亚基在内的结构模型，识别了39个不同的亚基组合，其中8个(GRK3、ANKMY1、LRRC43、GOT1L1、LRRD1、MAP1S、新发现的精子轴丝中央微管成分GMCL1/BTBD16和SPACA9。

CFAP47和HYDIN是中央微管结构中的两个关键组成部分，它们都是由长链状的ASH结构构成的蛋白质。这项研究首次揭示了这两种蛋白质的总长度结构，并准确地说明了它们与C1-C2微管相结合的柔性连接桥梁相结合，从而发挥稳定C1-C2微管的关键作用。具体而言，HYDIN在C1和C2微管外侧形成了半圆形结构，其N尾部加强了C1-C2连接，而C尾部则在C2微管中提供了轴向支撑。CFAP47形成了中央微管连接桥的主体结构，其N尾结构与C1相结构

本研究首次揭示了哺乳动物精子轴丝中央微管的精细组装机制，系统阐释了中央微管造成精子鞭毛运动障碍的蛋白质缺陷的发病机制，并运用了“高分辨率原点结构”动物模型三位一体的临床数据研究策略，为精确诊断和治疗弱精症提供了新的见解。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略先导科技重点等资助。