瑞典 Karolinska 研究所的研究人員獲得了*受精開始時，精子蛋白附著在卵細(xì)胞外膜蛋白上的 3D 快照,。該研究揭示了在軟體動物和哺乳動物中,，與精子相互作用的普通卵細(xì)胞蛋白結(jié)構(gòu)。相關(guān)文章 6 月 15 日發(fā)表在 Cell 上,。

通過將遺傳信息傳遞給下一代并標(biāo)志著新生命的開始——受精過程中雌配子與雄性配子之間的相遇是生物學(xué)中zui基本的過程之一,。雖然卵子和精子zui早在幾百年前就觀察到了，但精子是如何識別卵子外殼并穿透卵子,，至今仍不為人知,。

哺乳動物和軟體動物與精子作用的卵子外殼蛋白三維結(jié)構(gòu)相似

利用歐洲同步輻射裝置（ESRF）收集的 X 射線晶體學(xué)數(shù)據(jù)，Luca Jovine 的研究小組在 Karolinska 研究所首先將兩個與精子作用區(qū)域的卵子外殼蛋白可視化：哺乳動物（包括人類）中的 ZP2 和海洋軟體動物鮑魚（經(jīng)典的無脊椎動物受精模型）中的 VERL,。這兩個分子都含有在配子識別中起關(guān)鍵作用的重復(fù)序列（如上圖）,。

通訊作者，Karolinska 研究所結(jié)構(gòu)生物學(xué)系的 Luca Jovine 教授說：“哺乳動物和軟體動物被認(rèn)為是經(jīng)過 6 億年的進(jìn)化而分離出來的,，它們的精子受體蛋白在序列上幾乎*不同,。然而，對結(jié)構(gòu)的比較表明 ZP2 和 VERL 重復(fù)著共同的三維結(jié)構(gòu)。”

結(jié)構(gòu)提示了配子識別是被認(rèn)為的鎖和鑰匙機(jī)制

隨后,，研究小組確定結(jié)合到 lysin（鮑魚精子中 VERL 對應(yīng)蛋白）上不同的 VERL 重復(fù)的晶體結(jié)構(gòu),。這對于配子在受精初期如何以種特異性的方式識別彼此，給出了一個的觀點,。

Jovine 教授說：“鮑魚是我們本研究的系統(tǒng),，因為它是同源卵子外殼蛋白和精子蛋白都已知的少數(shù)生物之一。此外,，不同品種的鮑魚都在大海產(chǎn)卵,，盡管它們棲息地和繁殖季節(jié)重疊，但是很少發(fā)生雜交,。”

如上圖所示,，VERL-lysin 復(fù)合物的結(jié)構(gòu)也提示了 lysin 怎樣溶開一個孔進(jìn)入卵的外殼，允許精子注入卵子,。

Jovine 教授總結(jié)：“一百多年前,，配子識別首先被認(rèn)為是一種鎖和鑰匙機(jī)制。我們的研究提供了*個例子,，這是在受精剛開始就實現(xiàn)了的,。”

參考資料

Structural Basis of Egg Coat-Sperm Recognition at Fertilization

3-D images show how sperm binds to the egg surface