Сперматогенез является сложным, хорошо скоординированным процессом с программой генной экспрессии, которая использует как транскрипционные, так и трансляционные механизмы (Sassone-Corsi 1997; Eddy 2002). Несмотря на экспрессию большого количества разных транскрипционных факторов в зародышевых клетках самцов, мало известно о функциональном значении сперматогенеза (Eddy 2002). Согласно недавним сообщениям с технологией нокаута генов Zbtb16/PLZF (Buaas et al. 2004; Costoya et al. 2004), Sox3(Weiss et al. 2003; Raverot et al. 2005) и Sohlh1 (Ballow et al. 2006) существуют соотв. сперматогониальные стволовые клетки с самообновлением и митозами во время сперматогенеза. В пост-мейотическом развитии зародышевых клеток, CREM-τ действует как переключатель, регулирующий экспрессию генов, необходимых для развития гаплоидных клеток (Blendy et al. 1996; Nantel et al. 1996). TATA box-binding protein-like 1 (TBPL1) также необходим для спермиогенеза и инактивации TBPL1, приводя в результате к полному аресту спермиогенеза на ступени 7 на стадии VII семявыносящих канальцев (Martianov et al. 2001).

Testicular zinc finger protein, TZF, является полипептидом, состоящим из 924 аминокислотных остатков. Он содержит Cys2/His2 мотив цинковые пальчики на C-терминальном конце (Inoue et al. 2000), а его транскрипт экспрессируется во время сперматогенеза (Ishizuka et al. 2003). Мы обнаружили ген, подобный TZF, который обозначили как Zfp318 в соответствии Mouse Genome Informatics номенклатурой. Несколько белков Cys2/His2 цинковые пальчики экспрессируются также на специфических стадиях во время сперматогенеза мыши. Напр., дефицит ZFP105 в сперматоцитах на ст. пахитены приводит к образованию недифференцированных клеток и снижению фертильности самцов (Zhou et al. 2010). Ovol2/MOVO может играть важную роль в XY теле во время сперматогенеза, возможно в формировании XY тела и инактивации мейотических половых хромосом (Chizakiet al. 2012). Gtsf1/Cue110 необходим для сперматогенеза и участвует в супрессии ретротранспозонов в зародышевых клетках самцов (Yoshimura et al. 2009). Zmynd15 был идентифицирован недавно как репрессор транскрипции, который важен для спермиогенеза (Yan et al. 2010). Ранее мы показали, что короткие формы ZFP318 гомодимеров действуют как транскрипционные репрессоры в регуляции androgen receptor (AR)-обеспечиваемой активации транскрипции генов (Ishizuka et al. 2005; Tao et al. 2006a,b). Интересно, что полная форма ZFP318, вариант альтернативного сплайсинга Zfp318, может формировать как гомодимеры, так и гетеродимеры с короткой формой ZFP318 и действовать как активатор транскрипции AR-обеспечиваемой транскрипции генов. Она содержит 2025 аминокислотных остатков и её 902°N-терминальные аминокислоты идентичны тем, что имеются в короткой форме ZFP318. мРНК от обоих сплайс-вариантов Zfp318 экспрессируются на высоком уровне в семенниках мышей, особенно в зародышевых клетках (Ishizuka et al. 2003). Если оба белка локализуются совместно в сперматоцитах, то активация и репрессия транскрипции могут происходить в зависимости от экспрессии др. белков. Наше предыдущее исследование показало, что короткая форма ZFP318 поставляет эндогенную histone deacetylase 2 (HDAC2), чтобы супрессировать AR транскрипционную активацию, тогда как гомодимеры длинной формы или гетеродимеры ZFP318 поставляют ко-активаторный комплекс, чтобы активировать AR-обеспечиваемую транскрипцию (Taoet al. 2006b). Эти результаты указывают на то, что Zfp318 может участвовать в сперматогенезе посредством AR-обеспечиваемой активации транскрипции генов. Однако, исследование клеточно-специфичного нокаута AR показало, что делеция гена AR из зародышевых клеток мыши не влияет на сперматогенез и плодовитость самцов (Wanget al. 2009). Следовательно, отсутствуют прямые доказательства, что Zfp318 играет какую-то критическую роль в сперматогенезе зародышевых клеток.

Чтобы выяснить функцию Zfp318 в сперматогенезе, мы впервые описали детальный паттерн экспрессии Zfp318 в семенниках мышей и получили линию Zfp318 нокаутных мышей. Zfp318-нулевые мыши обнаруживали специфичную для самцов стерильность из-за дефектов сперматогенеза. Потеря Zfp318, по-видимому, специфически влияет на мейоз, приводя к снижению количества гаплоидных клеток спермиев. Следовательно, Zfp318 важен для сперматогенеза мыши.

Zfp318-нулевые самцы мыши были бесплодны, тогда как Zfp318-нулевые самки имели нормальную плодовитость. ZFP318 экспрессируется на многих ст. сперматогенеза, от сперматоцитов до округлых сперматид. Ядра вторичных сперматоцитов обнаруживают высокие уровни экспрессии. Гистологический анализ и количественный анализ содержания ДНК выявил снижение количества как сперматид в семявыносящих канальцах, так и зрелых спермиев в эпидидимусах Zfp318-нулевых мышей. Следовательно, Zfp318 экспрессируется как функциональный белок в зародышевых клетках семенников и играет важную роль в мейозе во время сперматогенеза.