Cell首次揭秘：生命起始的关键，精子如何识别卵子？

　　瑞典Karolinska研究所的研究人员获得了首个受精开始时，精子蛋白附着在卵细胞外膜蛋白上的3D快照。该研究揭示了在软体动物和哺乳动物中，与精子相互作用的普通卵细胞蛋白结构。相关文章6月15日发表在Cell上。

　　通过将遗传信息传递给下一代并标志着新生命的开始——受精过程中雌配子与雄性配子之间的相遇是生物学中最基本的过程之一。虽然卵子和精子最早在几百年前就观察到了，但精子是如何识别卵子外壳并穿透卵子，至今仍不为人知。

　　哺乳动物和软体动物与精子作用的卵子外壳蛋白三维结构相似

　　利用欧洲同步辐射装置（ESRF）收集的X射线晶体学数据，Luca Jovine的研究小组在Karolinska研究所首先将两个与精子作用区域的卵子外壳蛋白可视化：哺乳动物（包括人类）中的ZP2和海洋软体动物鲍鱼（经典的无脊椎动物受精模型）中的VERL。这两个分子都含有在配子识别中起关键作用的重复序列（如上图）。

　　通讯作者，Karolinska研究所结构生物学系的Luca Jovine教授说：“哺乳动物和软体动物被认为是经过6亿年的进化而分离出来的，它们的精子受体蛋白在序列上几乎完全不同。然而，对结构的比较表明ZP2和VERL重复着共同的三维结构。”

　　结构提示了配子识别是被认为的锁和钥匙机制

　　随后，研究小组确定结合到lysin（鲍鱼精子中VERL对应蛋白）上不同的VERL重复的晶体结构。这对于配子在受精初期如何以种特异性的方式识别彼此，给出了一个前所未有的观点。

　　Jovine教授说：“鲍鱼是我们本研究的首选系统，因为它是同源卵子外壳蛋白和精子蛋白都已知的少数生物之一。此外，不同品种的鲍鱼都在大海产卵，尽管它们栖息地和繁殖季节重叠，但是很少发生杂交。”

　　如上图所示，VERL-lysin复合物的结构也提示了lysin怎样溶开一个孔进入卵的外壳，允许精子注入卵子。

　　Jovine教授总结：“一百多年前，配子识别首先被认为是一种锁和钥匙机制。我们的研究提供了第一个例子，这是在受精刚开始就实现了的。”