Rolle der humanen PIWIL-Gene bei der Spermatogenese und der männlichen Infertilität

Abstract

Ungewollte Kinderlosigkeit betrifft in Deutschland etwa 15 % aller Paare. Obwohl männliche Infertilitätsfaktoren gut untersucht sind, bleibt die Ursache in mehr als 30% der Fälle unklar. Ziel der Arbeit ist es, die Bedeutung der PIWIL-Gene für die männliche Keimzellentwicklung und assoziierter Infertilität zu untersuchen. In ejakulierten Spermatozoen war eine erhöhte mRNA-Expression von PIWIL1 mit verringerter Motilität und Vitalität assoziiert. Eine reduzierte mRNA-Expression von PIWIL2 war mit reduzierter Gesamtspermienzahl verknüpft. Im Weiteren wurde gezeigt, dass die humanen PIWIL-Gene 1-4 über DNA-Methylierung regulierbar sind. Für PIWIL2 wurde ein direkter Zusammenhang zwischen geringer Promotormethylierung und verstärkter Expression in vitro gezeigt. Weiterhin wurden Promotorbereiche identifiziert, welche für die Transkriptionskontrolle von PIWIL2 entscheidend sind. In knockdown-Studien wurde gezeigt, dass die PIWIL-Gene 1 und 2 Einfluss auf die Expression von Genen haben, die für die Spermatogenese unablässig sind. Der Verlust von PIWIL1 und PIWIL2 hatte Konsequenzen auf Proliferation, Vitalität und Apoptose.

Unintended childlessness affects about 15% of all couples in Germany. Although male infertility factors are well studied, the cause remains unclear in more than 30% of cases. The aim of this work is to investigate the importance of PIWIL for spermatogenesis and associated infertility. In ejaculated spermatozoa, increased mRNA expression of PIWIL1 was associated with decreased motility and vitality. Reduced mRNA expression of PIWIL2 was associated with reduced total sperm count. Furthermore, it was shown that the human PIWIL genes 1-4 can be regulated by DNA methylation. For PIWIL2 a direct correlation between low promoter methylation and increased expression in vitro was shown. Furthermore, promoter regions were identified which are crucial for the transcriptional control of PIWIL2. In knockdown studies, PIWIL genes 1 and 2 have been shown to influence the expression of genes that are crucial for spermatogenesis. The loss of PIWIL1 and PIWIL2 had consequences for proliferation, vitality and apoptosis.