Sperm fibrous sheath (FS) is closely related to sperm maturation, capacitation and motility, and A-kinase anchor protein 4 (AKAP4) is the most abundant protein in sperm FS. Previous studies found incomplete sperm FSs and abnormal flagella in Akap4 knockout mice. Meanwhile, it was reported that the partial deletion in AKAP4 is highly relevant to the dysplasia of the FS in an infertile man, and so far, there is no report about male infertility caused by hemizygous AKAP4 variant. Furthermore, the specific mechanisms of how the variant is relevant to the phenotype remain elusive. In this study, we investigated three multiple morphological abnormalities of the sperm flagella-affected men from three independent families (including one consanguine family) carried hemizygous c.C1285T variant in AKAP4. The patients carried this variant, which showed dysplastic sperm FS, and the protein expression of AKAP4 was decreased in flagella, which was further confirmed in HEK-293T cells in vitro. In addition, the co-localization and interaction between AKAP4 and glutamine-rich protein 2 (QRICH2) on the molecular level were identified by immunofluorescence and co-immunoprecipitation (CO-IP). The hemizygous c.1285C > T variant in AKAP4 induced decreased protein expression of QRICH2 in spermatozoa. These results suggested that the normal expression of AKAP4 is required for maintaining the expression of QRICH2 and the decreased protein expression of AKAP4 and QRICH2，as well as the interaction between them induced by the hemizygous variant of AKAP4 caused dysplastic fibrous sheath, which eventually led to reduced sperm motility and male infertility.

中文翻译：

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AKAP4 的功能缺失错义变体通过在精子鞭毛发育过程中减少与 QRICH2 的相互作用诱导男性不育

精子纤维鞘（FS）与精子的成熟、获能和运动密切相关，而A-激酶锚定蛋白4（AKAP4）是精子FS中含量最多的蛋白质。先前的研究在 Akap4 敲除小鼠中发现了不完整的精子 FS 和异常鞭毛。同时，有报道称AKAP4的部分缺失与不育男性FS发育异常高度相关，目前尚无AKAP4半合子变异导致男性不育的报道。此外，该变体如何与表型相关的具体机制仍然难以捉摸。在这项研究中，我们调查了来自三个独立家族（包括一个近亲家族）的受精子鞭毛影响的男性的三个多重形态异常，这些男性在 AKAP4 中携带半合子 c.C1285T 变体。患者携带这种变体，显示发育不良的精子FS，鞭毛中AKAP4的蛋白表达降低，这在体外HEK-293T细胞中得到了进一步证实。此外，通过免疫荧光和免疫共沉淀（CO-IP）鉴定了AKAP4和富含谷氨酰胺的蛋白2（QRICH2）在分子水平上的共定位和相互作用。半合子 c.1285C > AKAP4 中的 T 变体诱导精子中 QRICH2 的蛋白表达降低。这些结果表明AKAP4的正常表达是维持QRICH2的表达所必需的，AKAP4和QRICH2蛋白表达的降低，以及AKAP4半合子变异诱导的它们之间的相互作用导致发育不良的纤维鞘，最终导致精子活力降低和男性不育。AKAP4的蛋白表达在鞭毛中降低，这在体外HEK-293T细胞中得到了进一步证实。此外，通过免疫荧光和免疫共沉淀（CO-IP）鉴定了AKAP4和富含谷氨酰胺的蛋白2（QRICH2）在分子水平上的共定位和相互作用。半合子 c.1285C > AKAP4 中的 T 变体诱导精子中 QRICH2 的蛋白表达降低。这些结果表明AKAP4的正常表达是维持QRICH2的表达所必需的，AKAP4和QRICH2蛋白表达的降低，以及AKAP4半合子变异诱导的它们之间的相互作用导致发育不良的纤维鞘，最终导致精子活力降低和男性不育。AKAP4的蛋白表达在鞭毛中降低，这在体外HEK-293T细胞中得到了进一步证实。此外，通过免疫荧光和免疫共沉淀（CO-IP）鉴定了AKAP4和富含谷氨酰胺的蛋白2（QRICH2）在分子水平上的共定位和相互作用。半合子 c.1285C > AKAP4 中的 T 变体诱导精子中 QRICH2 的蛋白表达降低。这些结果表明AKAP4的正常表达是维持QRICH2的表达所必需的，AKAP4和QRICH2蛋白表达的降低，以及AKAP4半合子变异诱导的它们之间的相互作用导致发育不良的纤维鞘，最终导致精子活力降低和男性不育。这在体外的 HEK-293T 细胞中得到了进一步证实。此外，通过免疫荧光和免疫共沉淀（CO-IP）鉴定了AKAP4和富含谷氨酰胺的蛋白2（QRICH2）在分子水平上的共定位和相互作用。半合子 c.1285C > AKAP4 中的 T 变体诱导精子中 QRICH2 的蛋白表达降低。这些结果表明AKAP4的正常表达是维持QRICH2的表达所必需的，AKAP4和QRICH2蛋白表达的降低，以及AKAP4半合子变异诱导的它们之间的相互作用导致发育不良的纤维鞘，最终导致精子活力降低和男性不育。这在体外的 HEK-293T 细胞中得到了进一步证实。此外，通过免疫荧光和免疫共沉淀（CO-IP）鉴定了AKAP4和富含谷氨酰胺的蛋白2（QRICH2）在分子水平上的共定位和相互作用。半合子 c.1285C > AKAP4 中的 T 变体诱导精子中 QRICH2 的蛋白表达降低。这些结果表明AKAP4的正常表达是维持QRICH2的表达所必需的，AKAP4和QRICH2蛋白表达的降低，以及AKAP4半合子变异诱导的它们之间的相互作用导致发育不良的纤维鞘，最终导致精子活力降低和男性不育。通过免疫荧光和免疫共沉淀 (CO-IP) 鉴定了 AKAP4 和富含谷氨酰胺的蛋白 2 (QRICH2) 在分子水平上的共定位和相互作用。半合子 c.1285C > AKAP4 中的 T 变体诱导精子中 QRICH2 的蛋白表达降低。这些结果表明AKAP4的正常表达是维持QRICH2的表达所必需的，AKAP4和QRICH2蛋白表达的降低，以及AKAP4半合子变异诱导的它们之间的相互作用导致发育不良的纤维鞘，最终导致精子活力降低和男性不育。通过免疫荧光和免疫共沉淀 (CO-IP) 鉴定了 AKAP4 和富含谷氨酰胺的蛋白 2 (QRICH2) 在分子水平上的共定位和相互作用。半合子 c.1285C > AKAP4 中的 T 变体诱导精子中 QRICH2 的蛋白表达降低。这些结果表明，AKAP4的正常表达是维持QRICH2表达所必需的，AKAP4和QRICH2蛋白表达下降，以及AKAP4半合子变异诱导的它们之间的相互作用导致发育不良的纤维鞘，最终导致精子活力降低和男性不育。