Bovine follicular fluid was used as a source for the isolation of gonadal inhibin, the activity of which was monitored by the dose dependent suppression of the FSH content of cultured pituitary cells. The procedures presented result in over 3000-fold purification of the starting material and the purified inhibin has an apparent molecular weight of 56000. The purified inhibin can be dissociated under reducing conditions into two subunits with molecular weights of 44000 and 14000 daltons.

Spermiation is the process by which mature spermatids are released from Sertoli cells into the seminiferous tubule lumen prior to their passage to the epididymis. It takes place over several days at the apical edge of the seminiferous epithelium, and involves several discrete steps including remodelling of the spermatid head and cytoplasm, removal of specialized adhesion structures and the final disengagement of the spermatid from the Sertoli cell. Spermiation is accomplished by the co-ordinated interactions of various structures, cellular processes and adhesion complexes which make up the "spermiation machinery". This review addresses the morphological, ultrastructural and functional aspects of mammalian spermiation. The molecular composition of the spermiation machinery, its dynamic changes and regulatory factors are examined. The causes of spermiation failure and their impact on sperm morphology and function are assessed in an effort to understand how this process may contribute to sperm count suppression during contraception and to phenotypes of male infertility.

Abstract Recent studies have suggested that physiological and behavioral traits may be transgenerationally inherited through the paternal lineage, possibly via non-genomic signals derived from the sperm. To investigate how paternal stress might influence offspring behavioral phenotypes, a model of hypothalamic–pituitary–adrenal (HPA) axis dysregulation was used. Male breeders were administered water supplemented with corticosterone (CORT) for 4 weeks before mating with untreated female mice. Female, but not male, F1 offspring of CORT-treated fathers displayed altered fear extinction at 2 weeks of age. Only male F1 offspring exhibited altered patterns of ultrasonic vocalization at postnatal day 3 and, as adults, showed decreased time in open on the elevated-plus maze and time in light on the light–dark apparatus, suggesting a hyperanxiety-like behavioral phenotype due to paternal CORT treatment. Interestingly, expression of the paternally imprinted gene Igf2 was increased in the hippocampus of F1 male offspring but downregulated in female offspring. Male and female F2 offspring displayed increased time spent in the open arm of the elevated-plus maze, suggesting lower levels of anxiety compared with control animals. Only male F2 offspring showed increased immobility time on the forced-swim test and increased latency to feed on the novelty-supressed feeding test, suggesting a depression-like phenotype in these animals. Collectively, these data provide evidence that paternal CORT treatment alters anxiety and depression-related behaviors across multiple generations. Analysis of the small RNA profile in sperm from CORT-treated males revealed marked effects on the expression of small noncoding RNAs. Sperm from CORT-treated males contained elevated levels of three microRNAs, miR-98, miR-144 and miR-190b, which are predicted to interact with multiple growth factors, including Igf2 and Bdnf . Sustained elevation of glucocorticoids is therefore involved in the transmission of paternal stress-induced traits across generations in a process involving small noncoding RNA signals transmitted by the male germline.

Abstract Over the past decade, gallium Focused Ion Beam-Scanning Electron Microscopy (FIB-SEM) has been established as a key technology for cellular tomography. The utility of this approach, however, is severely limited both by throughput and the limited selection of compatible sample preparation protocols. Here, we address these limitations and present oxygen plasma FIB (O-PFIB) as a new and versatile tool for cellular FIB-SEM tomography. Oxygen displays superior resin compatibility to other ion beams and produces curtain-free surfaces with minimal polishing. Our novel approach permits more flexible sample preparation and 30% faster data collection when compared to using gallium ion sources. We demonstrate this alternative FIB is applicable to a variety of embedding procedures and biological samples including brain tissue and whole organisms. Finally, we demonstrate the use of O-PFIB to produce targeted FIB-SEM tomograms through fiducial free en-block correlative light and electron microscopy.

Summary Katanin microtubule severing enzymes are potent M-phase regulators in oocytes and somatic cells. How the complex, and evolutionarily critical, male mammalian meiotic spindle is sculpted remains unknown. Here, using multiple single and double gene knockout mice, we reveal that the canonical katanin A-subunit, KATNA1, and its close paralogue, KATNAL1, together execute multiple aspects of meiosis. We show KATNA1 and KATNAL1 collectively regulate the male meiotic spindle, cytokinesis and midbody abscission, in addition to diverse spermatid remodelling events, including Golgi organisation, and acrosome and manchette formation. We also define KATNAL1-specific roles in sperm flagella development, manchette regulation, and sperm-epithelial disengagement. Finally, using proteomic approaches we define the KATNA1, KATNAL1, and KATNB1 mammalian testis interactome, which includes a network of cytoskeletal and vesicle trafficking proteins. Collectively, we reveal the presence of multiple katanin A-subunit paralogs in mammalian spermatogenesis allows for ‘customized cutting’ via neofunctionalization and protective buffering via gene redundancy.

Abstract Alpha, beta and gamma tubulins are essential building blocks for all eukaryotic cells. The functions of the non-canonical tubulins, delta, epsilon and zeta, however, remain poorly understood and their requirement in mammalian development untested. Herein we have used a spermatogenesis model to define epsilon tubulin (TUBE1) function in mice. We show that TUBE1 is essential for the function of multiple complex microtubule arrays, including the meiotic spindle, axoneme and manchette and in its absence, there is a dramatic loss of germ cells and male sterility. Through examining axoneme structure, we identify differences in TUBE1 function between somatic and germ cells and potentially between species. Moreover, we provide evidence for the interplay between TUBE1 and katanin-mediated microtubule severing, and for the sub-specialization of individual katanin paralogs in the regulation of specific microtubule arrays.

Abstract While much is known about the microstructure of sperm flagella, the mechanisms behind the generation of flagellar beating patterns by the axoneme are still not fully understood. We demonstrate a technique for investigating the energetics of flagella or cilia. We record the planar beating of tethered wildtype and Crisp2 -knockout mouse sperm at high-speed and high-resolution and extract centerlines using digital image processing techniques. We accurately reconstruct beating waveforms using a Chebyshev-polynomial based Proper Orthogonal Decomposition of the centerline tangent-angle profiles. External hydrodynamic forces and the internal resistance from the passive flagellar material are calculated from the observed kinematics of the beating patterns using a Soft, Internally-Driven Kirchhoff-Rod (SIDKR) model. Energy conservation is employed to further compute the flagellar energetics. We thus obtain the distribution of mechanical power exerted by the dynein motors without any further assumptions about mechanisms regulating axonemal function. We find that, in both the mouse genotypes studied, a large proportion of the mechanical power exerted by the dynein motors is dissipated internally, within the passive structures of the flagellum and by the motors themselves. This internal dissipation is considerably greater than the hydrodynamic dissipation in the aqueous medium outside. The net power input from the dynein motors in sperm from Crisp2 -knockout mice is significantly smaller than in corresponding wildtype samples. The reduced power is correlated with slower beating and smaller amplitudes. These measurements of flagellar energetics indicate that the ion-channel regulating cysteine-rich secretory proteins (CRISPs) may also be involved in regulating mammalian sperm motility.

Abstract The development and function of male gametes is critically dependent on a dynamic microtubule network, yet how this is regulated remains poorly understood. We have recently shown that microtubule severing, via the action of the meiotic AAA ATPase protein clade, plays a critical role in this process. Here, we sought to elucidate the roles of spastin, an as yet unexplored member of this clade in spermatogenesis. Using a Spast KO/KO mouse model, we reveal that spastin loss resulted in a complete loss of functional germ cells. Spastin plays a critical role in the assembly and function of the male meiotic spindle, and in its absence, apoptosis is significantly increased. Consistent with meiotic failure, round spermatid nuclei were enlarged, indicating aneuploidy, but were still able to enter spermiogenesis. During spermiogenesis, we observed extreme abnormalities in manchette structure, supernumerary acrosome formation, and commonly, a loss of nuclear integrity. This work defines a novel and essential role for spastin in regulating microtubule dynamics during spermatogenesis and is of potential relevance to patients carrying Spastin variants and to the medically assisted reproductive technology industry. Summary statement We identify an essential role for the microtubule severing enzyme spastin in the regulation of microtubule dynamics during spermatogenesis.

Sperm morphology analysis is crucial in infertility diagnosis and treatment. However, current clinical analytical methods use either chemical stains that render cells unusable for treatment or rely on subjective manual inspection. Here, an ensemble deep‐learning model is presented for classification of live, unstained human sperm using whole‐cell morphology. This model achieves an accuracy and precision of 94% benchmarked against the consensus of three andrology scientists who classified the images independently. The model loses less than a 12% prediction performance even when image resolution is reduced by over sixfold. This ensures compatibility across varied clinical imaging setups. This model also provides a high certainty and robust classification of challenging images, which divided the experts. By providing a consistent, automated approach for classifying live, unstained cells using quantitative data, this model offers promising future opportunities for enhancing clinical sperm selection practices and reducing day‐to‐day variability in clinics.