A non-canonical bivalent gene Wfdc15a controls spermatogenic protease and immune homeostasis

生物 表观遗传学 二价(发动机) 精子细胞 遗传学 H3K4me3 精子发生 基因 精子发生 细胞生物学 基因表达 精子 发起人 化学 有机化学 金属 内分泌学
作者
Shin-ichi Tomizawa,Rachel Fellows,Michio Ono,Kazushige Kuroha,Ivana Dočkal,Y. Kobayashi,Keisuke Minamizawa,Koji Natsume,Kuniko Nakajima,Ikue Hoshi,Shinji Matsuda,Masahide Seki,Yutaka Suzuki,Kazushi Aoto,Hirotomo Saitsu,Kazuyuki Ohbo
出处
期刊:Development [The Company of Biologists]
标识
DOI:10.1242/dev.202834
摘要

Male infertility can be caused by chromosomal abnormalities, mutations, and epigenetic defects. Epigenetic modifiers pre-program hundreds of spermatogenic genes in spermatogonial stem cells (SSCs) for expression later in spermatids, but it remains mostly unclear whether and how those genes are involved in fertility. Here, we report that Wfdc15a, a WFDC family protease inhibitor pre-programmed by KMT2B, is essential for spermatogenesis. We found that Wfdc15a is a non-canonical bivalent gene carrying both H3K4me3 and facultative H3K9me3 in SSCs but is later activated along with the loss of H3K9me3 and acquisition of H3K27ac during meiosis. We show that Wfdc15a deficiency causes defective spermiogenesis at the beginning of spermatid elongation. Notably, depletion of Wfdc15a causes substantial disturbance of the testicular protease-antiprotease network and leads to an orchitis-like inflammatory response associated with TNFa expression in round spermatids. Together, our results reveal a unique epigenetic program regulating innate immunity crucial for fertility.

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