Background: Acephalic spermatozoa syndrome is a rare type of teratozoospermia causing male infertility due to detachment of the sperm head and flagellum, which precludes fertilization potential. Although loss-of-function variations in several genes, including TSGA10, have been associated with acephalic spermatozoa syndrome, the genetic cause of many cases remains unclear.
Results: We recruited a Pakistani family with two infertile brothers who suffered from acephalic spermatozoa syndrome. Through whole-exome sequencing (WES) followed by Sanger sequencing, we identified a novel missense variant in TSGA10 (c.1112T > C, p. Leu371Pro), which recessively co-segregated with the acephalic spermatozoa syndrome within this family. Ultrastructural analyses of spermatozoa from the patient revealed that 98% of flagellar cross-sections displayed abnormal axonemal ultrastructure, in addition to the head-flagellum detachment. Real-time quantitative PCR analysis revealed almost no detectable TSAG10 mRNA and western blot analysis also failed to detect TSAG10 protein in patient's sperm samples while TSGA10 expression was clearly detected in control samples. Consistently, immunofluorescence analysis demonstrated the presence of TSGA10 signal in the midpiece of sperm from the control but a complete absence of TSGA10 signal in sperm from the patient.
Conclusion: Altogether, our study identifies a novel TSGA10 pathogenic variant as a cause of acephalic spermatozoa syndrome in this family and provides information regarding the clinical manifestations associated with TSGA10 variants in human.
RéSUMé: CONTEXTE: Le syndrome des spermatozoïdes acéphaliques est un type rare de tératozoospermie provoquant une infertilité masculine en raison du détachement de la tête et du flagelle des spermatozoïdes, ce qui exclut une potentielle fécondation. Bien que des variations de perte de fonction dans plusieurs gènes, y compris TSGA10, aient été associées au syndrome des spermatozoïdes acéphaliques, la cause génétique de nombreux cas reste incertaine. RéSULTATS: Nous avons recruté une famille pakistanaise avec deux frères infertiles qui souffraient du syndrome des spermatozoïdes acéphaliques. Grâce au séquençage de l’exome entier (WES) suivi du séquençage Sanger, nous avons identifié un nouveau variant faux-sens dans TSGA10 (c.1112T > C, p. Leu371Pro), qui co-ségréguait de manière récessive avec le syndrome des spermatozoïdes acéphaliques au sein de cette famille. Les analyses ultrastructurales des spermatozoïdes des patients ont révélé que 98% des coupes transversales flagellaires présentaient une ultrastructure axonémiques anormales, en plus du décollement tête-flagelle. L’analyse quantitative par PCR en temps réel n’a révélé presque aucun ARNm TSAG10 détectable; l’analyse par transfert Western n’a pas non plus réussi à détecter la protéine TSAG10 dans les échantillons de sperme des patients, tandis que l’expression de TSGA10 a été clairement détectée dans les échantillons du témoin. De manière cohérente, l’analyse par immunofluorescence a démontré la présence du signal TSGA10 dans la partie médiane des spermatozoïdes du témoin, mais une absence totale de signal TSGA10 chez ceux des patients. CONCLUSION: Dans l’ensemble, notre étude identifie un nouveau variant pathogène de TSGA10 comme cause du syndrome des spermatozoïdes acéphaliques dans cette famille et fournit des informations concernant les manifestations cliniques associées aux variants de TSGA10 chez l’homme. MOTS-CLéS: Infertilité, TSGA10, Spermatozoïdes acéphaliques, Variations faux-sens.
Keywords: Acephalic spermatozoa; Infertility; Missense variations; TSGA10.
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