3d图像显示了精子如何与卵子表面结合

瑞典卡罗林斯卡学院的研究人员首次获得了受精开始时精子蛋白与补充的卵外膜蛋白结合的3D快照。这项研究揭示了在软体动物和哺乳动物中与精子相互作用的一种常见的卵子蛋白质结构，发表在受人尊敬的科学杂志上细胞．

通过将遗传信息传递给下一代并标志着新生命的开始，雌性和雄性配子在受精时相遇是生物学中最基本的过程之一。尽管鸡蛋和精子精子是如何识别卵子的外壳并穿透它的，这在几个世纪前就被首次观察到，但至今仍是未知的。

利用欧洲同步辐射设备(ESRF)收集的x射线晶体学数据，卡洛琳斯卡研究所Luca Jovine的研究团队首次可视化了两种卵膜蛋白的精子相互作用区域，哺乳动物(包括人类)的ZP2和海洋软体动物鲍鱼的VERL(无脊椎动物受精的经典模型系统)。这两种分子都包含重复序列，在配子识别中起关键作用。

“哺乳动物和软体动物被认为在6亿年的进化过程中分开了，它们的精子受体蛋白在顺序上几乎完全不同。然而，结构的比较最终证明ZP2和VERL重复序列具有共同的3D结构，”卡罗林斯卡学院生物科学与营养学系和创新医学中心的结构生物学教授Luca Jovine说。

随后，研究小组确定了不同的VERL重复序列的晶体结构与溶血蛋白结合蛋白质鲍鱼精子上的VERL。这为配子在受精开始时如何以一种特定的方式相互识别提供了前所未有的观点。

“鲍鱼是我们进行这项研究的选择系统，因为它是已知的少数几种同源卵外套和精子蛋白质的生物之一。此外，不同种类的鲍鱼在公海产卵，但尽管栖息地和繁殖季节重叠，杂交很少发生，”Jovine教授说。

VERL-lysin复合物结构也表明了lysin如何在卵子外壳上打开一个洞，让精子渗透到卵子中。

“一百多年前，配子识别首次被比作锁和钥匙机制。我们的研究提供了如何在一开始就实现这一目标的第一个例子受精卢卡·乔文总结道。