PIWI-interacting RNA（piRNA）是一类主要在生殖细胞中表达的小非编码RNA，与PIWI蛋白结合后参与转座子沉默、基因表达调控和生殖细胞基因组稳定性维持，是动物配子发生所必需的[1]。在哺乳动物雄性生殖细胞中，piRNA加工主要发生于线粒体簇之间的生殖颗粒IMC（intermitochondrial cement）中。IMC汇聚核酸酶、RNA解旋酶和支架蛋白等piRNA通路因子，为piRNA的高效生成提供了重要的空间平台。课题组前期研究发现，TDRD1可通过相分离驱动IMC组装[2]，但其他组分如何与其协同，以及这一机制是否具有发育阶段特异性，仍有待阐明。

2026年8月，开云官方网站登录入口/附属妇产科医院丁德强教授团队在《EMBO Reports》在线发表题为“TDRD5 facilitates piRNA biogenesis and male fertility through phase separation”的研究论文。该研究鉴定出一个新的具有相分离活性的piRNA通路蛋白TDRD5，系统阐明了TDRD5相分离活性在IMC组装、piRNA生成及雄性生殖发育中的重要作用，并揭示了TDRD5与TDRD1通过协同凝聚共同促进piRNA加工复合物组装的分子机制。

研究团队首先对24个piRNA通路相关蛋白进行了系统筛选，发现TDRD5、TDRD1和RNF17具有形成细胞质凝聚体的能力。其中，TDRD5可依赖N端串联Lotus结构域与IDR4的协同作用发生液-液相分离。进一步研究发现，IDR4的4个保守芳香族氨基酸发挥关键作用，Lotus结构域通过与G-rich RNA相互作用进一步促进凝聚。在此基础上，研究团队解析了TDRD5参与IMC组装的分子机制。研究发现TDRD5可通过与ASZ1-PIWIL2复合物被募集至线粒体周围，并通过与TDRD1的弱多价相互作用发生协同凝聚，从而共同参与IMC的组装。

为进一步明确TDRD5相分离活性的生理功能，研究团队构建了TDRD5相分离缺陷的突变小鼠Tdrd5^M4。研究发现，尽管TDRD5相分离缺陷并未明显影响成年小鼠的睾丸组织结构、精子数量及TDRD5蛋白稳定性，但突变小鼠表现出异常精子比例升高、精子运动能力下降以及雄性生育力降低等表型。值得注意的是，在新生小鼠性原细胞中，TDRD5相分离缺陷可明显破坏IMC结构，并进一步导致PIWIL4入核发生异常、piRNA生成减少及LINE1转座子异常激活。有趣的是，这一缺陷具有明显的发育阶段特异性：在成年突变小鼠中粗线期精母细胞中的IMC结构和piRNA生成基本正常。这说明TDRD1可能是介导IMC组装的主要支架，而TDRD5主要在TDRD1表达较低的胚胎期发挥阶段特异性的协同作用。这一发现进一步揭示了不同生殖颗粒组分在不同发育阶段之间的功能互补与动态协作。

研究团队还发现，人源TDRD5同样具有相分离能力，其IDR4中的关键芳香族残基在人和小鼠之间高度保守。在严重少弱畸形精子症患者中发现的TDRD5纯合无义变异p.E765*可导致IDR4截短，并显著破坏凝聚体的形成，提示TDRD5相分离障碍可能与与人类男性不育密切相关[3]。

综上所述，该研究揭示了TDRD5相分离的分子基础及其在生殖细胞中的生理功能：TDRD5通过Lotus结构域、IDR4及RNA的协同作用共同驱动相分离，并经ASZ1-PIWIL2轴募集至线粒体周围，与TDRD1通过弱多价相互作用协同凝聚，共同促进IMC组装的组装。该研究不仅深化了对生殖颗粒形成及piRNA生成机制的认识，为进一步理解男性生殖发育和男性不育的分子机制提供了新的理论依据。

TDRD5通过相分离促进IMC组装的分子机制

开云官方网站登录入口博士生余文洋和博士后高洁为论文共同第一作者；开云官方网站登录入口/附属妇产科医院丁德强教授、上海交通大学医学院附属仁济医院姜娜副主任医师、同济大学附属妇产科医院李苗副研究员为论文共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金及上海市浦江人才计划等项目的支持。

参考文献：

1.Ozata, D. M. et al. PIWI-interacting RNAs: small RNAs with big functions. Nature Reviews Genetics 20, 89-108 (2019).

2.Gao, J. et al. TDRD1 phase separation drives intermitochondrial cement assembly to promote piRNA biogenesis and fertility. Developmental Cell 59, 2704-2718.e6 (2024).

3.Guo, R. et al. Homozygous deleterious variants in the C-terminal of TDRD5 impair spermiogenesis, causing severe oligoasthenoteratozoospermia in humans. Andrology 13, 1270-1284 (2025).