研究团队通过染色质相关蛋白的纯化结合高分辨质谱分析，鉴定出HSF5为生精细胞染色质相关蛋白。进一步的荧光共定位实验确认了HSF5在生精细胞中具有特异性的核定位模式，其表达始于早期至中期的粗线期精母细胞，并持续表达，预计在圆形精子step4时消失。这提示HSF5在减数分裂过程中可能具有关键作用。

使用CRISPR-Cas9技术，团队成功构建了Hsf5基因敲除（Hsf5KO）小鼠模型。观察发现，Hsf5KO成年小鼠表现出雄性不育，睾丸组织形态学分析表明，该小鼠的附睾精子缺乏，并且睾丸管腔内的圆形精子和长形精子亦消失，同时伴随大量的生精细胞凋亡。染色体铺展实验显示，Hsf5KO小鼠精子的发育停滞在中晚期pachynema阶段，但在这些停滞的精母细胞中，DNA双链断裂（DSB）修复、联会重组、减数分裂性染色体沉默（MSCI）等生物学事件未见明显异常。这些结果表明，HSF5可能参与粗线期后期的生物学过程，而非粗线期早期的DSB修复和联会重组。

为了深入探索HSF5在粗线期中晚期过程中的作用，研究团队利用单细胞测序（scRNA-seq）和CleavageUnderTarget&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，与野生型小鼠的转录谱相比， P-like精母细胞中的粗线期细胞检查点基因（如Wee1、Dmc1和Msh5）显著高表达，这可能导致精母细胞的凋亡。

结合CUT&Tag数据发现，受HSF5直接调控的基因如Sycp1、Meiob、Msh4等同样高表达。然而，RNA转录动力学分析显示，野生型小鼠粗线期精母细胞在早期到晚期过程中，Sycp1、Meiob和Msh4的转录呈逐渐降低趋势，但在Hsf5KO小鼠中，这些基因的高水平转录没有表现出逐渐降低的趋势。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和Msh4等基因的表达，以确保pachynema进程的顺利进行，进而推动进入减数分裂的解联会阶段。

综合来看，该研究揭示了HSF5在调控精母细胞减数分裂pachynema进程中的新分子机制，与雄性不育存在关联。在减数分裂过程中，HSF5与SMARCA5、SMARCA4及SMARCE1相互作用，抑制部分基因（如sycp1、Meiob、Msh4和Hat1）的表达；而在pachynema进程的后期，HSF5则促进Hspa2、Ccnb1、Plk1等基因的表达。

通过这些机制，HSF5的基因调控保障了精母细胞减数分裂的pachynema进程的顺利完成，并为后续的解联会做好准备。

本研究工作得到了国家重点研发计划（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）及中国博士后科学基金会面上资助（2022M722767）等项目的资助。作为生物医疗领域的重要参与者，尊龙凯时将持续关注此类前沿研究，推动科学与技术的进步。