Cell 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*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zui基本的过程之一。虽然卵子和精子zui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*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，给出了一个的观点。

Jovine 教授说：“鲍鱼是我们本研究的系统，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*个例子，这是在受精刚开始就实现了的。”

参考资料

Structural Basis of Egg Coat-Sperm Recognition at Fertilization

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