团队通过染色质相关蛋白的纯化及高分辨质谱分析，成功鉴定出HSF5作为生精细胞中的一种重要染色质相关蛋白。进一步采用荧光共定位技术确认了HSF5在生精细胞中特异性的核定位模式，其表达从早/中期粗线期精母细胞开始，并在圆形精子（step4）时逐渐消失，这表明HSF5在减数分裂过程中可能扮演着关键角色。

为了探究HSF5的功能，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，形态学分析显示，其附睾精子缺乏，睾丸管腔内的精子也几乎不存在，伴随大量生精细胞的凋亡。染色体铺展实验进一步揭示，Hsf5KO小鼠的精子发生停滞在中晚期pachynema阶段，且在这些停滞的精母细胞中，DNA双链断裂（DSB）修复、联会重组及减数分裂性染色体沉默（MSCI）等生物学事件没有明显异常，这提示HSF5可能主要参与粗线期后期的生物学事件，而非早期的DSB修复与联会重组。

为了深入探索HSF5基因在粗线期中晚期的作用，研究团队利用单细胞测序（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，P-like精母细胞的转录谱与野生型小鼠有显著差异，特别是检查点基因（如Wee1、Dmc1和Msh5）的异常高表达，这可能导致了精母细胞的凋亡。

结合CUT&Tag数据，研究团队发现受HSF5直接靶向调控的基因（如Sycp1、Meiob、Msh4等）也出现异常高表达。然而，通过RNA转录动力学分析发现，野生型小鼠粗线期精母细胞在发展过程中，Sycp1、Meiob、Msh4的转录水平逐渐降低，而在Hsf5KO小鼠中，这些基因的转录水平则持续保持在高位，未出现降低趋势。此外，HSF5可能与SMARCA5、SMARCA4及SMARCE1等染色质重构复合体蛋白相互作用，调控Sycp1、Meiob、Msh4等基因的表达，确保pachynema进程的顺利完成，从而促进精母细胞向减数分裂解联会阶段的过渡。

总体而言，本研究揭示了HSF5在调控精母细胞减数分裂pachynema进程中的新机制，突显了其在雄性不育中的潜在重要性。在减数分裂过程中，HSF5通过与SMARCA5、SMARCA4和SMARCE1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则可能直接或间接促进Hspa2、Ccnb1、Plk1等基因的表达，从而确保精母细胞减数分裂的顺利进行，并为后续解联会做好准备。

本研究得到了国家重点研发计划（2021YFC2700200）、国家自然科学基金的支持（82371613，82301798）、中国博士后创新人才支持计划（BX20230314）及中国博士后科学基金会资助（2022M722767）等多个项目的资金支持。

同时，尊龙凯时也为生物医学研究的最新成果提供了平台，鼓励研究者们深入探讨关于不育及生殖健康的更多前沿课题，促进科学的进步。