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研究背景:分子伴侣热休克蛋白90（Heat shock protein 90,Hsp90）是真核细胞在生理和应激条件下维持蛋白稳态的关键调节因子,涉及蛋白质折叠等多种细胞过程。在前期研究工作中,我们发现Hsp90及其共伴侣细胞分裂周期蛋白37（Cell division cycle37,Cdc37）在人类精子的颈部、尾部区域表达。已知Hsp90通过未知的潜在机制参与调控人类精子获能。由于Cdc37是Hsp90的激酶特异性伴侣蛋白,Hsp90可能通过调控激酶进而影响人类精子获能。已经有文献报道有两种丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinases,MAPK）在人类精子中表达,分别是细胞外信号调节激酶1/2（Extracellular-signal-regulated kinases 1/2,Erk1/2）和p38 MAPK,并且它们在精子中表达的区域与Hsp90和Cdc37相似。其中,磷酸化的Erk1/2（phosphorylated-Erk1/2,p-Erk1/2）可以促进精子超激活运动和顶体反应,而磷酸化的p38（phosphorylated-p38,p-p38）抑制精子运动。因此,本研究拟探讨了Hsp90是否通过Erk1/2和p38 MAPK信号传导途径调控人类精子获能。研究目的:前期工作中,我们已发现Hsp90及其激酶特异性的共伴侣Cdc37参与调控人类精子获能,但具体机制仍未清楚。此项研究中,我们拟进一步深入研究Hsp90与Cdc37是否参与调控下游激酶活性,进而影响人类精子获能的新机制。研究结果将有助于深入理解精子获能的机理,为建立灵敏度高、特异性强的分子检测方法提供依据,进而为不明原因性男性不育提供新的诊断思路。研究方法:在精子获能期间用Hsp90特异性抑制剂17-烯丙基氨基-17-去甲氧基格尔德霉素（17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin,17-AAG）处理人类精子。使用计算机辅助精子分析仪（Computer-aided sperm analysis,CASA）检测精子活力及精子各运动参数。使用豌豆凝集素荧光标记（FITC-Pisum sativum agglutinin,PSA-FITC）检测精子获能后的顶体反应。使用免疫共沉淀（Co-Immunoprecipitation,Co-IP）评估精子中Hsp90与Cdc37、Erk1/2和p38之间的相互作用情况。蛋白免疫印迹分析（Western Blot）用于评估精子中Erk1/2和p38蛋白表达量以及蛋白磷酸化水平变化。使用Image J软件分析Western Blot实验的蛋白条带光密度值。各数据用SPSS软件进行分析,P<0.05为差异显著。研究结果:精子运动参数分析以及获能后顶体反应分析结果显示经17-AAG处理后的精子超激活运动和顶体反应被抑制,提示Hsp90参与调控人类精子获能。Co-IP实验表明17-AAG减少了Hsp90与Cdc37、Erk1/2、p38之间的相互作用。免疫印迹分析显示17-AAG处理后精子中Erk1/2蛋白表达量及其磷酸化形式的水平均减少,表明Erk1/2从Hsp90-Cdc37复合体上解离后变得不稳定而降解,因此其磷酸化水平也减少。然而,p38从Hsp90蛋白复合物分离,自身的蛋白表达量并没有改变,磷酸化水平反而上升,提示其从Hsp90-Cdc37复合体上解离后可能通过自磷酸化激活。结论:研究结果显示Hsp90在精子获能过程中与Cdc37相互作用,与Erk1/2、p38形成蛋白复合物,维持Erk1/2蛋白稳定,促进其磷酸化状态,同时保持p38的去磷酸化状态。结合文献报道,磷酸化的Erk1/2可以促进精子超激活运动和顶体反应,因此Hsp90通过稳定Erk1/2及维持其磷酸化进而促进精子获能;而磷酸化的p38抑制精子运动,因此Hsp90通过保持p38的去磷酸化状态进而促进精子获能;由此得出结论,Hsp90通过Erk1/2和p38 MAPK信号通路调节人类精子获能。