受精是性衍生生物人命周期的基础，涵盖了精子与卵子的互壮健别、相连和交融等多个设施。在脊椎动物中，受精的分子机制恒久未能全面揭示。以往的研讨主要蚁合在小鼠和鱼类，已然了几个要津的精子与卵子互相作用的卵白质，举例精子上的IZUMO1和卵子上的JUNO。然则，尽管这些卵白质已被解释对受精至关进犯，精子与卵子相连的无缺分子机制仍有待进一步阐扬。

和会受精的分子机制对解释生殖遮拦、物种变成以及不育症的调整具有进犯意旨。受精经过中波及的精子与卵子的互相作用不仅对个体衍生至关进犯，还决定了哪些基因大致得手传递至下一代，从而影响生物的适应性与进化。因此，探索脊椎动物精子与卵子相连的分子机制，不错匡助咱们更深刻地和会这一世物学表象的巨额性和特异性。

10月17日Cell的研讨报谈“A conserved fertilization complex bridges sperm and egg in vertebrates”通过相连AlphaFold-Multimer展望与践诺考据，揭示了一种新的精子卵白复合物，该复合物在精子与卵子的相连中阐扬了要津作用。

新发现的精子三聚体复合物

研讨东谈主员当先使用AlphaFold-Multimer（一种用于展望卵白质互相作用的计较器用）对神圣1400种在斑马鱼睾丸中抒发的卵白质进行了筛选，以寻找可能在受精经过中起要津作用的卵白质。通过这一筛选，研讨东谈主员发现了由三个精子卵白构成的复合物：Izumo1、Spaca6和Tmem81。这一计较分析是通过相连卵白质序列信息和空间结构展望来罢了的，以最大化捕捉可能的卵白质互相作用。

在发现这一潜在复合物之后，研讨东谈主员进行了进一步的践诺考据。他们遴选了免疫共千里淀（Co-immunoprecipitation, Co-IP）时刻来检测这三个卵白在斑马鱼精子中的互相作用是否壮健。死心标明，Izumo1、Spaca6和Tmem81大致在细胞内变成壮健的三聚体复合物。此外，免疫荧光（Immunofluorescence）践诺考据了这些卵白在精子中的定位，死心显现这三个卵白共同散布于精子的细胞膜区域，进一步提拔了它们在受精经过中的协同作用。

除了践诺考据，研讨东谈主员还诈欺名义等离子体共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）时刻来测定这些卵白之间的相连能源学参数。践诺死心显现，Izumo1、Spaca6和Tmem81之间的相连具有较高的亲和力（Kd值在纳摩尔级别），标明它们变成的三聚体复合物具有显赫的壮健性和生物学功能。使用X射线晶体学（X-ray Crystallography）和冷冻电镜（Cryo-EM）时刻，研讨东谈主员进一步剖析了这一复合物的三维结构，发现各卵白质以精准的方式嵌合，变成复杂的蚁集结构。这种结构不仅增强了复合物的壮健性，还为精子与卵子的相连提供了多个相连位点，从而显赫提高了受精死心。

Tmem81在脊椎动物中的要津作用

研讨进一步标明，Tmem81在斑马鱼和小鼠的雄性生养材干中起着要津作用。通过CRISPR-Cas9时刻构建的Tmem81敲除（KO）突变体显现，雄性透彻不育，而雌性则具有平素的生养材干。具体而言，斑马鱼Tmem81 KO雄性的生养率着落至不到2%，比较之下，野生型斑马鱼的生养率高达85%以上。在小鼠践诺中，Tmem81 KO雄性在与雌性交配后的子代数目显赫减少，相较于对照组减少了90%以上，进一步解释了Tmem81对雄性生养材干的进犯性。

进一步分析发现，清寒Tmem81的精子在与卵子相连的经过中存在过错，尽管它们大致接近卵子的受精孔（micropyle），但无法壮健地附着于去膜的卵子名义。通过扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）不雅察发现，Tmem81缺失的精子在战斗卵子时表表现附着不良的表象，这与平素精子的强黏效用变成了显赫对比。结协力测试死心标明，Tmem81缺失精子的结协力较野生型精子着落了约75%。

此外，研讨东谈主员通过荧光标记时刻对Tmem81 KO精子的受精材干进行了凝视分析。死心显现，尽管这些精子具有平素的鞭毛畅通材干，但在接近卵子名义时无法触发必要的信号通路，举例钙离子内流（Calcium Influx），这也曾过对于精子与卵子的交融至关进犯。清寒Tmem81的精子在与卵子战斗时，细胞内钙浓度的增多幅度比野生型精子低约60%，标明Tmem81在调控精子激活和交融经过中阐扬着进犯作用。

在小鼠中，Tmem81敲除的精子一样表表现平素的形态和畅通材干，但无法得手与卵子相连和交融。研讨东谈主员通过体外受精践诺（In Vitro Fertilization, IVF）进一步考据了这少量，发现Tmem81 KO精子的受精得手率不到5%，而对照组得手率高达70%以上。此外，在活体内受精践诺中，Tmem81缺失的精子在输卵管中的定位材干受到了严重影响，可能是由于其无法感知卵子开释的趋化信号，导致精子无法灵验到达卵子的位置。

这些践诺死心标明，Tmem81在精子与卵子相连中具相要津作用，其缺失将导致雄性不育。卵白质质谱分析（Mass Spectrometry）显现，清寒Tmem81的精子中多种要津膜卵白的抒发水平显赫裁减，包括与精子获能和受精材干关系的卵白质。这些死心共同标明，Tmem81不仅在精子与卵子的相连经过中阐扬进犯作用，还在精子熟悉和功能取得的经过中起到了要津的调控作用。

三聚体复合物与卵子卵白的互相作用

在受精经过中，精子必须与卵子名义的卵白质相连，以确保最终的交融。研讨东谈主员通过AlphaFold-Multimer展望了斑马鱼精子三聚体复合物与卵子上的Bouncer卵白变成四聚体复合物。模子显现，Bouncer卵白相连在Izumo1和Spaca6的四螺旋束（4HB）之间，起到了桥接精子和卵子膜的作用，从而促进了两者的相连。

为了进一步考据Bouncer与精子三聚体的互相作用，票务app开发研讨东谈主员在HeLa细胞中共抒发了Spaca6、Izumo1和Tmem81，死心显现这些卵白质大致在细胞名义壮健抒发，并大致与外源添加的Bouncer卵白相连。这标明在受精经过中，Bouncer卵白当作卵子名义的受精因子，与精子的三聚体复合物互相作用，从而确保精子与卵子的相连。

戴维斯-汤普森的积分排名上升29位，从51位上升到22位，应该能确保明年全部顶流赛事资格。他的奖金累积到3,730,873美元，攀升31位，位列27位。

研讨东谈主员还进行了名义等离子体共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）践诺来分析Bouncer与三聚体复合物之间的相连能源学数据。死心显现，Bouncer卵白与Izumo1、Spaca6及Tmem81的相连常数（Kd）在低纳摩尔（nM）边界内，标明它们之间具有较高的亲和力。这一相连能源学的死心进一步阐发了Bouncer卵白与精子三聚体复合物在受精中的进犯性。

为考据Bouncer卵白在精子附着和交融中的具体功能，研讨东谈主员还进行了细胞交融践诺，并不雅察了Bouncer卵白对细胞膜重构的影响。死心标明，存在Bouncer卵白的情况下，精子与卵子细胞膜之间的交融死心显赫增多，交融率达到约80%，而在清寒Bouncer卵白的对照组中，交融率仅为25%傍边。显微镜下的动态不雅察显现，Bouncer卵白的相连不仅增强了精子附着于卵子的材干，还指示了卵子膜的局部重构，为精子的投入创造了要求。

更为要津的是，研讨东谈主员还检测了Bouncer卵白与三聚体复合物相连经过中卵子细胞膜上钙离子的变化。死心标明，Bouncer卵白的相连大致显赫激励卵子细胞膜上的钙离子内流（Calcium Influx），这也曾过对精子和卵子膜的交融至关进犯。在存在Bouncer卵白的要求下，钙离子内流的峰值比对照组增多了约3倍，标明Bouncer卵白不仅在机械上促进了相连，还通过信号通路的激活进一步调控了交融经过。

这些发现标明，Bouncer卵白在受精经过中的作用不仅限于识别精子，还通过指示卵子膜的变化和激活信号通路，积极参与精子与卵子的交融经过。这些死心为和会精子与卵子相连的分子机制提供了更为全面的视角，揭示了Bouncer卵白在精卵相连中所起的多重功能。

三聚体复合物在哺乳动物中的作用

兴味的是，研讨东谈主员还发现，斑马鱼中精子三聚体的变成为Bouncer卵白提供了相连位点，从而汇注了精子和卵子的膜。这一机制可能在哺乳动物中通过JUNO卵白罢了功能上的等价，因为JUNO被合计是精子Izumo1在哺乳动物中的相连受体。因此，这种四聚体复合物可能代表了一种跨物种的保守受精机制，尽管不同物种在卵子卵白的聘请上存在各异。

在哺乳动物中，研讨发现JUNO大致相连在Izumo1的搭钮区域，这一相连位点与斑马鱼中Bouncer卵白的相连位点不同。通过AlphaFold-Multimer的展望和后续践诺，研讨东谈主员发现，JUNO与Izumo1之间的互相作用具有较高的亲和力（Kd值约为10纳摩尔），且这种相连在体外受精践诺中表露为快速且高效。在屡次践诺中，哺乳动物精子的交融率在存在JUNO的要求下显赫升迁，达到约75%，而在清寒JUNO的要求下交融率着落至20%以下，标明JUNO在哺乳动物受精经过中的要津作用。

践诺还发现，JUNO相连位点的氨基酸突变（举例第176位的丝氨酸突变为丙氨酸）会导致相连材干显赫着落，进一步阐发了特定位点在JUNO-Izumo1互相作用中的进犯性。此外，钙离子内流践诺死心显现，JUNO与Izumo1相连后大致瞬时指示卵子膜上钙离子浓度的显赫升高（增多约4倍），这一表象被合计是贫乏多精入卵的要津设施，通过快速改革卵子膜的状况，贫乏其他精子进一步相连。这些践诺死心为和会哺乳动物受精经过中的精子-卵子互相作用提供了更为凝视的机制性解释。

模式图（Credit: Cell）

该研讨揭示了Izumo1、Spaca6和Tmem81在脊椎动物精子中变成的复合物，并展示了该复合物在精子与卵子相连中的要津作用。这一发现为咱们和会受精的分子机制提供了新的视角，特殊是在揭示受精经过中的卵白质互相作用过甚调控机制方面具有进犯意旨。通过多种践诺考据，不仅阐发了这些卵白质之间的互相作用，还揭示了它们在精子与卵子相连经过中的具体功能。

将来的研讨不错进一步探讨这一复合物在更庸碌的脊椎动物中的保守性，并研讨其在受精经过中可能的调控机制。举例，深刻研讨该复合物在其他物种中的抒发和功能，尤其是在哺乳动物中的作用，将有助于揭示受精机制的巨额性与特异性。此外，相连单细胞测序和基因剪辑时刻，进一步剖析这些卵白质在精子熟悉和功能取得中的具体作用，将为咱们提供更多对于精子功能调控的分子细节。

该研讨不仅深化了咱们对受精经过的和会，还可能为不育症的会诊和调整提供新的靶点。通过调控这些要津卵白质的抒发或功能，有望竖立新的生养调整技能。此外，该研讨的发现还可能为避孕药物的研发提供新的念念路，通过骚动精子与卵子的相连设施，不错灵验贫乏受精的发生。

参考文件

Deneke VE, Blaha A, Lu Y, et al. A conserved fertilization complex bridges sperm and egg in vertebrates. Cell. Published online October 10, 2024. doi:10.1016/j.cell.2024.09.035

责编|探索君

排版|探索君票务app开发