粗线期的进展有助于完成减数分裂的前期Ⅰ。然而，对这一重要的减数分裂过程的调控仍然知之甚少。最近浙江大学医学院附属邵逸夫医院孙斐/占军锋团队在Nucleic Acids Research (IF=15.1)上在线发表了题为Meiotic chromatin-associated HSF5 is indispensable for pachynema progression and male fertility的研究成果。该研究发现HSF5与SMARCA5、SMARCA4和SMARCE1之间存在生物相互作用，并且它是减数分裂粗线期进程的关键调控因子。HSF5的缺失会导致严重的精母细胞减数分裂停滞，并伴随大量生精细胞凋亡，最终引起雄性不育。本研究强调了与染色质相关的HSF5在精母细胞分化中的重要性，从而完善了粗线期期间的蛋白调控网络。APExBIO染料法qPCR系列产品HotStart™ 2X Green qPCR Master Mix（K1070）助力科学研究。

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减数分裂是配子发生的重要过程，包含一次DNA复制和两轮细胞分裂（减数分裂Ⅰ和Ⅱ），最终产生四个单倍体配子。前期Ⅰ由线状期、配对期、粗线期、双线期和分化期五个亚阶段构成，涉及程序性DNA双链断裂（DSBs）及联会复合体（SC）的形成与解体。联会复合体对于同源染色体配对和DNA修复至关重要。

热休克因子（HSF）家族包括几个同源基因：HSF1-5、HSFY和HSFX，其中一些已被报道参与精子发生。热休克转录因子家族1（HSF1）或热休克转录因子家族2（HSF2）的缺失小鼠表现出轻度的生精缺陷，但仍然能够生育。HSF1和HSF2的双重敲除导致小鼠不育，并且精子发生在粗线期停滞。热休克因子家族的第五个成员（HSF5）是一个尚未完全特征化的非典型HSF，具有WHTH样的DNA结合域，并在睾丸中特异性表达。

研究工作

1.  减数分裂染色质相关HSF5在粗线期期间显著表达

本文开发了一种改进的方法来纯化减数分裂染色质相关蛋白，并鉴定出热休克因子家族的第五个成员HSF5作为精母细胞中的一种与染色质相关的蛋白。HSF5被认为是一个潜在的与减数分裂染色质相关的调节因子，可能在粗线期期间发挥重要作用，暗示其在精子发育中的关键功能。

2.  Hsf5 缺陷导致减数分裂停滞

本研究进一步的实验结果显示减数分裂正常启动并观察到精母细胞，但未检测到后减数分裂生殖细胞，这表明Hsf5的缺失导致减数分裂停滞及雄性不育，强调了Hsf5在减数分裂中的重要作用。

3.  HSF5缺陷扰乱粗线期后期进程

进一步优化染色体铺展实验发现，Hsf5 KO小鼠的精子发生停滞在中晚期粗线期阶段。在这些停滞的精母细胞中，DNA双链断裂（DSB）修复、联会重组、减数分裂性染色体沉默（MSCI）等生物学事件无明显异常。这些结果提示HSF5可能参与调控粗线期进程后期的生物学事件，而非在粗线期进程早期的DSB修复、联会重组以及MSCI过程中发挥作用。

4.  HSF5 优先结合具有独特靶标特异性的基因启动子区域

为了表征HSF5结合位点，分别使用来自Hsf5+/+和Hsf5−/−小鼠的纯化精母细胞进行CUT&Tag分析，共识别出522个峰，并通过CUT&Tag-qPCR验证了前3个峰基因（Cdca2、Vcf1和Slc25a42）。显著的是，HSF5峰在近端启动子、启动子、外显子（8.62%）、内含子及基因间区中显示出富集。

5.  HSF5在雄性减数分裂粗线期进展中的作用机制

在eP阶段之后，像Sycp1、Meiob、Msh4和Hat1等基因逐渐下调，而Hspa2、Ccnb1和Plk1等基因则在中期到晚期粗线期（mP到lP）逐渐上调，以促进后续的去配对步骤。在缺乏HSF5的情况下，应当下调的基因仍然以高水平转录，而应当上调的基因则保持在低转录水平。这种基因表达的失调最终导致精母细胞进展轨迹的误导，粗线期退出的失败，以及减数分裂的停滞。

未来展望

1. HSF5在前期I的XY体中显著富集，位于圆形精子细胞的中心区域，但在XY染色质的相关生物事件中未见明显异常。Hsf5−/−小鼠在粗精子形成期的停滞限制了对其在精子细胞或精子发生功能的进一步研究。

2. HSF5是HSF家族的非典型成员，通过识别HSE或nnGAAnn基序结合热休克蛋白（HSP）和HSF2的特定基因组区域。与HSF5相互作用的Hspa2对精子发生至关重要，其表型与Hsf5−/−小鼠相似，暗示可能存在共享的途径或角色。

3. HSF家族能够启动编码热休克蛋白的基因的表达，为细胞在应激条件下提供保护。在Hsf5−/−小鼠的粗精子中，观察到HSF5相关基因的转录动态略有变化，持续保持低转录水平，暗示HSF5可能在减数分裂期间发挥调控作用。