团队首先运用染色质相关蛋白纯化结合高分辨质谱分析的方法，筛选并鉴定出HSF5作为生精细胞中的染色质相关蛋白。后续通过荧光共定位实验进一步验证了HSF5在生精细胞中的特异性核定位模式，其表达自早/中期粗线期精母细胞开始，持续到大约圆形精子step4时消失，提示HSF5在减数分裂进程中可能具有潜在作用。研究团队利用CRISPR-Cas9技术构建了Hsf5基因敲除（Hsf5KO）小鼠模型。

Hsf5KO成年小鼠表现出雄性不育，组织学分析显示，Hsf5KO小鼠的附睾精子缺乏，睾丸管腔内的圆形精子及长形精子不足，并伴随大量生精细胞凋亡。进一步的染色体铺展实验表明，Hsf5KO小鼠的精子发生停滞在中晚期pachynema阶段，这些停滞的精母细胞在DNA双链断裂（DSB）修复、同源重组、减数分裂性染色体沉默（MSCI）等生物学事件中并没有显著异常。结果提示HSF5可能更侧重于调控粗线期进程后期的生物学事件，而非早期的DSB修复、同源重组及MSCI过程。

为了探究HSF5基因在粗线期中晚期进程中的具体功能，研究团队借助单细胞测序（scRNA-seq）和Cleavage Under Target & Tagmentation（CUT&Tag）测序进行多组学联合分析。单细胞测序结果显示，Hsf5KO精母细胞停滞在“pachytene-like（P-like）”状态，与野生型小鼠的粗线期精母细胞相比，P-like精母细胞的转录谱显著异常，其中包括Wee1、Dmc1和Msh5等粗线期细胞检查点基因的异常高表达，这可能最终导致精母细胞的凋亡。

通过结合CUT&Tag数据，发现HSF5直接靶向调控的基因如Sycp1、Meiob和Msh4等也出现异常高表达。然而，利用RNA转录动力学分析显示，在野生型小鼠的粗线期精母细胞中，Sycp1、Meiob和Msh4基因在进程中会逐渐降低表达，但在Hsf5KO小鼠中，这些基因却持续以高水平表达，未见逐渐降低的趋势。此外，研究还发现HSF5可能与SMARCA5、SMARCA4及SMARCE1等染色质重构复合体蛋白互作，调控Sycp1、Meiob、Msh4等基因的表达，从而确保pachynema进程的顺利完成，进而推动其进入减数分裂解联会阶段。

总之，该研究揭示了HSF5调控精母细胞减数分裂pachynema进程及其与雄性不育之间的新分子模型。在减数分裂过程中，HSF5通过与SMARCA5、SMARCA4及SMARCE1的相互作用，抑制部分基因（如SYCP1、Meiob、Msh4和Hat1）的表达；而在pachynema进程后期，HSF5则直接或间接促进Hspa2、Ccnb1和Plk1等基因的表达。由HSF5介导的基因调控机制确保了精母细胞减数分裂pachynema进程的顺利进行，并为后续的解联会做好准备。这项研究成果为理解雄性不育的分子机制提供了新的视角，也为相关领域的研究提供了重要依据。

该研究得到了多个项目的资助，包括国家重点研发计划（2021YFC2700200）、国家自然科学基金（82371613，82301798）、中国博士后创新人才支持计划（BX20230314）以及中国博士后科学基金会面上资助（2022M722767）。

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