DPY19L2欠損グロボゾースパルミック精子ディスプレイは、胚発生の開始を損なうゲノムパッケージとDNA損傷を変化させました

最近、DPY19L2遺伝子をヒトのグロボゾス症の主な遺伝的原因として特定しました。globozoospermiaの非遺伝的に特徴付けられた症例はDNAの変化と関連しており、DPY19L2依存性のグロボゾス症が低いDNA品質と関連している可能性があることを示唆しています。しかし、そのような欠陥の起源はまだ特徴付けられておらず、グロボゾスパルミック精子で生成された胚の質への結果はまだ決定されていません。DPY19L2を欠くマウスモデルを使用して、核圧縮のいくつかの重要なステップを比較しました。ヒストンH4アセチル化波と遷移タンパク質の外観と消失の速度論に欠陥があることを示します。さらに重要なことは、プロタミンによる核浸潤は発生しないことです。結果として、我々は、グロボゾオスパーミクスの精子が、精子クロマチン圧縮不良と精子DNAの完全性の分解を呈することを示しました。次に、ICSIを実行することにより、そのような誤った精子を使用することの発達的結果を評価しました。コンパニオンの記事で、卵母細胞の活性化（OA）がグロボゾスパルミック精子が非常に貧弱であり、ホスホリパーゼCζがないために非常に貧弱であることを示しました。したがって、人工OA（AOA）を使用して、欠陥のあるOAをバイパスしました。ここでは、マウスのICSI + AOAによって生成された胚の発達の可能性を評価しました。OAは完全に救助されましたが、グロボズ球増加精子を使用すると、移植前の発達が損なわれたことが実証されています。ヒトでは、AOAの非存在下でDPY19L2誘発患者の精子で少数の胚を生成することができ、これらの胚も発達の可能性が低いことを示しました。結論として、DPY19L2 KOマウスの精子形成中のクロマチン圧縮に欠陥があり、精子DNA損傷につながることを示しています。DNAの破損のほとんどは、精子が精巣上体に到達したときにすでに存在しており、それらが精巣内で発生したことを示しています。したがって、この結果は、DPY19L2依存性グロボゾス症における精巣精子抽出が推奨されないことを示唆しています。これらの欠陥は、グロボゾスパルミック精子で得られたほとんどのマウスおよびヒト胚の不十分な胚発生を主に説明するかもしれません。

We recently identified the DPY19L2 gene as the main genetic cause of human globozoospermia. Non-genetically characterized cases of globozoospermia were associated with DNA alterations, suggesting that DPY19L2-dependent globozoospermia may be associated with poor DNA quality. However the origins of such defects have not yet been characterized and the consequences on the quality of embryos generated with globozoospermic sperm remain to be determined. Using the mouse model lacking Dpy19l2, we compared several key steps of nuclear compaction. We show that the kinetics of appearance and disappearance of the histone H4 acetylation waves and of transition proteins are defective. More importantly, the nuclear invasion by protamines does not occur. As a consequence, we showed that globozoospermic sperm presented with poor sperm chromatin compaction and sperm DNA integrity breakdown. We next assessed the developmental consequences of using such faulty sperm by performing ICSI. We showed in the companion article that oocyte activation (OA) with globozoospermic sperm is very poor and due to the absence of phospholipase Cζ; therefore artificial OA (AOA) was used to bypass defective OA. Herein, we evaluated the developmental potential of embryos generated by ICSI + AOA in mice. We demonstrate that although OA was fully rescued, preimplantation development was impaired when using globozoospermic sperm. In human, a small number of embryos could be generated with sperm from DPY19L2-deleted patients in the absence of AOA and these embryos also showed a poor developmental potential. In conclusion, we show that chromatin compaction during spermiogenesis in Dpy19l2 KO mouse is defective and leads to sperm DNA damage. Most of the DNA breaks were already present when the sperm reached the epididymis, indicating that they occurred inside the testis. This result thus suggests that testicular sperm extraction in Dpy19l2-dependent globozoospermia is not recommended. These defects may largely explain the poor embryonic development of most mouse and human embryos obtained with globozoospermic sperm.