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精子鞭毛以“9+2”軸絲為核心，環(huán)繞著中央2個(gè)單體微管的是9個(gè)外周二聯(lián)體微管（Doublet microtubule, DMT），其中A管為完全微管，B管為不完全微管。DMT中含有多種微管腔內(nèi)結(jié)合蛋白（Microtubule inner protein, MIP），這些蛋白被推測對(duì)DMT的穩(wěn)定性至關(guān)重要。哺乳動(dòng)物精子DMT的特征是其復(fù)雜的筑絲蛋白（tektin）束幾乎填滿了整個(gè)A管。在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)了5種不同的tektin（tektin1~5）組成，tektin1~5基因敲除不同程度地影響了小鼠精子運(yùn)動(dòng)能力，研究人員還在弱精子癥患者中鑒定到了TEKT3基因突變。

2021年，Gui M等人在Cell雜志發(fā)表文章^[1]首次利用冷凍電子顯微鏡(cryo-EM)解析了牛氣管纖毛的DMT結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)一種功能未知的新蛋白，命名為TEKTIP1(Tektin bundle interacting protein 1)，其位于tektins束的中心，因此推定TEKTIP1可能發(fā)揮著組裝和/或穩(wěn)定tektins束的關(guān)鍵功能。

陳蘇仁課題組利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)構(gòu)建了Tektip1基因敲除小鼠，敲除鼠生長發(fā)育正常但雄性生育力顯著降低，主要表現(xiàn)為一定程度的精子軸絲結(jié)構(gòu)破壞和精子運(yùn)動(dòng)軌跡改變（圖1）。

圖1. Tektip1基因敲除小鼠

精子運(yùn)動(dòng)軌跡和鞭毛軸絲結(jié)構(gòu)

Tektip1基因敲除并不影響tektin 1~5蛋白的表達(dá)，但生化實(shí)驗(yàn)顯示其干擾了tektin蛋白的互作和組裝。Tektip1基因敲除小鼠睪丸中tektin 3的單體含量升高，而其聚體含量減低；另外，tektin 3與tektin 1、tektin 2和tektin 4間的相互作用顯著減弱。

綜上所述，本項(xiàng)研究對(duì)cryo-EM所解析的MIP結(jié)構(gòu)進(jìn)行了功能性驗(yàn)證，揭示了TEKTIP1蛋白的確發(fā)揮著穩(wěn)定tektin束和軸絲結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵作用（圖2）。TEKTIP1基因突變可能是弱精子癥潛在的致病遺傳因素，尚需與臨床結(jié)合開展相關(guān)研究。

北京師范大學(xué)為第一完成單位，陳蘇仁副教授為最后通訊作者，在讀碩士研究生耿新燕為第一作者，該項(xiàng)研究受到國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（32370905）等基金的資助。

文章中非變性電泳使用了Blue/Clear 非變性凝膠電泳試劑盒（RTD6139）和非變性電泳蛋白質(zhì)Marker（45-880 kD）（RTD6137）。