Chromatoid body and small RNAs in male germ cells

Meikar, Oliver; Ros, Matteo Da; Korhonen, Hanna; Kotaja, Noora

doi:10.1530/rep-11-0057

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“…TSSK1 and TSKS play a role in the formation and/or function of chromatoid body-derived structures in elongating spermatids (Shang et al 2010). The chromatoid body is a centre of RNA processing in developing round spermatids, but this may not be the only role for this structure (Meikar et al 2011). The role of the structures derived from the chromatoid body in further developed elongating spermatids is less clearly defined, but it has been hypothesized that they may have a role in the assembly of the mitochondrial sheath (Shang et al 2010).…”

Section: Ppp1cc2 Interacts With Tsks and Tssk1mentioning

confidence: 99%

PPP1CC2 can form a kinase/phosphatase complex with the testis-specific proteins TSSK1 and TSKS in the mouse testis

MacLeod¹,

Shang²,

Booth³

et al. 2014

Reproduction

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The mouse protein phosphatase gene Ppp1cc is essential for male fertility, with mutants displaying a failure in spermatogenesis including a widespread loss of post-meiotic germ cells and abnormalities in the mitochondrial sheath. This phenotype is hypothesized to be responsible for the loss of the testis-specific isoform PPP1CC2. To identify PPP1CC2-interacting proteins with a function in spermatogenesis, we carried out GST pull-down assays in mouse testis lysates. Amongst the identified candidate interactors was the testis-specific protein kinase TSSK1, which is also essential for male fertility. Subsequent interaction experiments confirmed the capability of PPP1CC2 to form a complex with TSSK1 mediated by the direct interaction of each with the kinase substrate protein TSKS. Interaction between PPP1CC2 and TSKS is mediated through an RVxF docking motif on the TSKS surface. Phosphoproteomic analysis of the mouse testis identified a novel serine phosphorylation site within the TSKS RVxF motif that appears to negatively regulate binding to PPP1CC2. Immunohistochemical analysis of TSSK1 and TSKS in the Ppp1cc mutant testis showed reduced accumulation to distinct cytoplasmic foci and other abnormalities in their distribution consistent with the loss of germ cells and seminiferous tubule disorganization observed in the Ppp1cc mutant phenotype. A comparison of Ppp1cc and Tssk1/2 knockout phenotypes via electron microscopy revealed similar abnormalities in the morphology of the mitochondrial sheath. These data demonstrate a novel kinase/phosphatase complex in the testis that could play a critical role in the completion of spermatogenesis.

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Section: Ppp1cc2 Interacts With Tsks and Tssk1mentioning

confidence: 99%

PPP1CC2 can form a kinase/phosphatase complex with the testis-specific proteins TSSK1 and TSKS in the mouse testis

MacLeod¹,

Shang²,

Booth³

et al. 2014

Reproduction

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“…Gene knockouts that deplete chromatoid body constituents produce male infertility, suggesting that the chromatoid body coordinates regulatory processes that are necessary for spermatid development (Meikar et al 2011). However, it is unclear whether the chromatoid body functions as a remodeling center, which regulates the interactions of RBPs and miRNAs with mRNAs, or a realization center, which carries out the consequences of these interactions.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Mechanisms of translational repression of the Smcp mRNA in round spermatids

Cullinane¹,

Chowdhury²,

Kleene³

2015

Reproduction

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The protamine 1 (Prm1) and sperm mitochondria-associated, cysteine-rich protein (Smcp) mRNAs exemplify a widespread pattern of mRNA-specific regulation of mRNA translation in post-meiotic spermatogenic cells, spermatids. Both mRNAs are transcribed and initially stored in free-mRNPs in early spermatids, and translated on polysomes in late spermatids. In this study, we demonstrate that the 5 0 and 3 0 -UTRs and the 3 0 terminus of the Smcp 3 0 -UTR are required for normal repression of the Smcp mRNA in transgenic mice. RNA affinity chromatography and mass spectrometry sequencing identified Y-box protein 2 (YBX2/MSY2) as the major protein that interacts with the 3 0 terminus of the Smcp 3 0 -UTR and a Y-box recognition sequence, GCCACCU, in the translation control element that is necessary for Prm1 mRNA repression. Depletion of YBX2 in Ybx2-null mice prematurely activates Prm1 and Smcp mRNA translation in early spermatids. Fluorescent in situ hybridization reveals that the Smcp intron, the Smcp mRNA, and both Smcp-Gfp transgenic mRNAs are strongly concentrated in the chromatoid body, and that theYbx2-null mutation does not eliminate the Smcp mRNA from the chromatoid body. This and previous findings suggest that the Smcp pre-mRNA is spliced and associates with YBX2 in the chromatoid body, and that repressed free-mRNPs are stored in the general cytoplasm. As YBX2 is the predominant protein in testis free-mRNPs, it likely represses many mRNAs in early spermatids. The mechanisms by which YBX2 represses the Smcp and Prm1 mRNAs are relevant to reproductive medicine because mutations in the human YBX2 gene correlate with abnormal protamine expression and male infertility.

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“…De multiples prédictions bio-informatiques suggèrent que les miARN modulent l'expression de près de 60 % des gènes de mammifères (pour revue voir [4] [8,9]. Jusqu'à présent, le nombre de miARN identifiés dans le testicule est évalué à 141.…”

Section: Revuesunclassified

“…Les piARN prépachytènes sont générés grâce au cycle « ping-pong » qui requiert un réservoir de piARN primaires (en rouge) déjà présents dans la cellule, dont la genèse reste encore un mécanisme inconnu. Ils sont ensuite chargés sur la protéine MILI qui va produire un piARN secondaire (en bleu), clivé ensuite par le complexe MIWI2 pour donner naissance aux piARN terminaux impliqués dans la régulation et la dégradation d'éléments transposables délétères (pour revue voir [8]). Figure 2C).…”

Section: Revuesunclassified

“…Quant aux piARN pachytènes, ils proviennent de longs regroupements génomiques de piARN dont le processus de production est encore inconnu. Ces derniers sont supposés être chargés sur le complexe MILI/MIWI, mais leur fonction à la fin de la méiose et durant la spermiogenèse n'est pas encore connue (pour revue voir [8]). À noter que le nombre de piRNA est particulièrement impressionnant puisqu'il a été évalué à environ 40 000 selon la base de données piRNAbank 2 .…”

Section: Revuesunclassified

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Petits ARN non codants et spermatogenèse

Romero

Nef

2012

Med Sci (Paris)

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> La production continue de spermatozoïdes est un processus biologique strictement régulé, tant au niveau transcriptionnel que post-transcriptionnel. Récemment, les petits ARN non codants ont été identifiés dans la lignée germinale mâle et dans les cellules somatiques testiculaires et se sont avérés essentiels à la fertilité masculine. Cette revue décrit nos connaissances dans le domaine de la biogenèse des petits ARN non codants et de leurs fonctions au cours de la spermatogenèse. Ces données, bien que parcellaires, soulignent le rôle crucial de ces ARN dans la régulation fine de l'expression des gènes essentiels à la fonction testiculaire. < Ces schémas d'expressions complexes, qui se déroulent au sein d'un même lignage cellulaire, impliquent ainsi l'existence de régulations transcriptionnelles ou traductionnelles permettant l'enchaînement approprié d'événements cellulaires majeurs tels que la recombinaison homologue, la condensation nucléaire ou la formation du flagelle. Dans ce contexte, un nouvel échelon de régulations post-transcriptionnelles a été récemment identifié, en l'objet des petits ARN non codants. Le but de cette revue est non seulement de décrire les différentes classes de petits ARN non codants présents dans les cellules germinales et somatiques du testicule, mais également de détailler leur mode d'action et leur impact sur la spermatogenèse et la fonction testiculaire en général. Classification et description des petits ARN non codantsLes ARN non codants, comme leur nom l'indique, sont des transcrits qui ne codent pas pour une protéine. La famille des ARN non codants comprend historiquement les ARN de transfert (ARNt), les ARN ribosomiques (ARNr), les petits ARN nucléaires (snRNA pour small nuclear RNA) et les petits ARN nucléolaires (snoRNA pour small nucleolar RNA), chacune de ces catégories s'avérant essentielle au processus de traduction dans toutes les cellules d'un organisme donné. La famille des ARN non codants s'est agrandie depuis une quinzaine d'années avec l'identification progressive de nouvelles classes d'ARN non codants de taille inférieure à 40 nucléotides, telles que les microARN (miARN), les ARN interagissant avec la protéine PIWI (P-element induced wimpy testis piARN pour PIWI-interacting RNA) et les petits ARN interférents endogènes (endo-siARN). Ces petits ARN non codants, qui font l'objet de cette revue, remplissent de multiples fonctions dont celles de l'inhibition post-transcriptionnelle des gènes et de la répression des rétrotransposons. Ils modulent des processus La spermatogenèse est le processus biologique par lequel des cellules souches diploïdes, les spermatogonies, se différencient en gamètes haploïdes, les spermatozoïdes. Ce processus complexe est divisé en trois phases. Au cours de la 1 re phase, dite mitotique, les spermatogonies se renouvellent et prolifèrent activement avant leur entrée dans la 2 e phase de méiose. Cette seconde phase permet le brassage aléatoire de l'information génétique (processus de recombinaison) dans les spermatocytes, ce qui produit de...

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Chromatoid body and small RNAs in male germ cells

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PPP1CC2 can form a kinase/phosphatase complex with the testis-specific proteins TSSK1 and TSKS in the mouse testis

PPP1CC2 can form a kinase/phosphatase complex with the testis-specific proteins TSSK1 and TSKS in the mouse testis

Mechanisms of translational repression of the Smcp mRNA in round spermatids

Petits ARN non codants et spermatogenèse

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