精子功能相关的蛋白质调控受精过程的研究进展

哺乳动物的受精过程涉及到精子一系列的功能活动,如精子在雌性生殖道的运行、精子的超活化与获能、顶体反应以及精卵融合等。在精子经历的这一系列过程中,精子功能相关的蛋白质发挥着不可或缺的作用,这些蛋白分子的正常与否与雄性个体的繁殖力高低密切相关,因此精子功能相关的蛋白质能够作为评定哺乳动物精液受精能力的生物标记。文章主要对哺乳动物精子功能相关的蛋白质进行了综述,以阐述相关蛋白分子对精子运动活力、精子获能、顶体反应、透明带穿入和精卵融合等方面的重要作用以及这些蛋白分子在家畜遗传改良上的潜在应用。     

精子中孕酮的非基因组效应

孕酮是调节哺乳动物成熟精子功能最重要的生理激素,能瞬时增加精子胞内Ca2+和c AMP含量,激活精子获能、超活化、趋化性和顶体反应等生理功能。由于成熟精子基因转录沉默,孕酮的生理效应主要通过相关膜受体介导的非基因组效应实现,而探讨孕酮非基因组效应机制一直是生殖领域的研究热点。本文将从孕酮对精子生理功能的影响,精子细胞膜上可能的孕酮受体以及孕酮相关的细胞内信号通路等方面对目前研究进展进行综述。     

双酚A暴露对哺乳动物精子蛋白酪氨酸磷酸化的影响

双酚A(BPA)是一种人工合成的雌激素性化合物,广泛存在于环境中,对哺乳动物内分泌有干扰作用,影响雄性生殖系统功能。本研究以新鲜猪精子、17 ℃保存猪精子以及小鼠精子为对象,采用体外培养方法,利用蛋白免疫印迹(WB)和免疫荧光技术,分析不同浓度BPA(0、0.1、1、10、100 μmol·L^-1)暴露对哺乳动物精子蛋白酪氨酸磷酸化的影响及分子机制。结果表明: 低中浓度(0.1、1 μmol·L^-1)BPA暴露对新鲜猪获能精子蛋白酪氨酸磷酸化具有显著促进作用,但在高浓度(10、100 μmol·L^-1)BPA暴露下,猪获能精子蛋白酪氨酸磷酸化呈现降低趋势。BPA暴露下,小鼠获能精子蛋白酪氨酸磷酸化随BPA浓度的增加而增强,并且BPA影响猪和小鼠精子获能相关酪氨酸磷酸化修饰的蛋白种类不同。表明BPA暴露对哺乳动物精子的影响具有物种特异性。免疫荧光结果显示BPA对精子蛋白酪氨酸磷酸化的影响主要发生在鞭毛的中段和主段。     

调控精子获能的相关因素

获能是精子发生顶体反应以及与卵子结合之前所必需的生理过程,目前精子获能的机制得到初步阐明,获能伴随着质膜重组,离子通道的调节,胆固醇的流失以及许多蛋白磷酸化状态的改变.获能同时受到内在和外在因子的调节,其中胆固醇、HCO3-、Ca2+以及蛋白磷酸化在精子获能过程中发挥着重要作用.     

哺乳动物精子磷酸化蛋白质组学研究进展

蛋白质的表达、修饰及相互作用的研究已成为后基因组学时代蛋白质组学中的重要内容。蛋白质磷酸化和去磷酸化作为最普遍的翻译后修饰之一,是精子细胞信号转导和酶调控、表达的主要分子机制,亦是精子、卵细胞信号识别及完成受精作用的关键环节。对精子磷酸化蛋白功能的研究有助于深入理解精子的获能、超激活运动的维持、发生顶体反应及精卵结合等受精过程的分子调控机理。对哺乳动物精子磷酸化蛋白质组学的研究进展,包括动物精子磷酸化蛋白质组学研究的技术方法、磷酸化蛋白质种类的鉴定、定量及其功能分析进行了综述,为进一步发掘与受精相关的重要生物标志物,揭示精子发育、繁殖潜能变化及受精分子机理奠定基础。     

Hedgehog信号通路在哺乳动物生殖系统中的功能

Hedgehog是编码一系列分泌蛋白的基因家族,它在果蝇中调控着许多发育事件,如：翅膀、体节、腿和眼睛的发育等。Hedgehog蛋白在哺乳动物中共发现三类,它们与哺乳动物的胚胎发育和组织发生过程都有密切关系,而在哺乳动物的生殖系统中这三类Hedgehog分子的表达部位、作用部位、下游分子、激活的分子及最终的功能都有不同。Ihh的信号通路在围着床期对子宫的着床准备起作用,Dhh主要调节精子的发生,Shh对哺乳动物的乳腺及前列腺的发育有重要作用。     

获能期间精子蛋白的酪氨酸磷酸化

哺乳动物精了获能是精子与卵子成功受精的前提。蛋白酪氨酸磷酸化对精子获能十分重要。精了获能期蛋白酪氨酸磷酸化程度增高与sAC/cAMP/PKA途径、受体酪氨酸激酶途径和非受体蛋白酪氨酸激酶途径调节有关。获能过程中酪氨酸磷酸化蛋白分布于精子细胞的不同区域,蛋白的酪氨酸磷酸化与精子功能密切相关。     

经典WNT信号通路与哺乳动物肺器官发育

肺器官发育是上皮和问充质相互作用的过程,由多条信号通路共同调控。已知经典WNT信号通路对细胞的增殖、凋亡和分化起着重要的调控作用,在小鼠等模式生物上研究发现,它也参与了哺乳动物肺器官发育的调控过程。综述近年来经典WNT信号通路成员在哺乳动物肺器官发育过程中的表达变化、作用功能及表达异常可能诱发的肺部疾病,以期为研究经典WNT信号通路调控人类肺器官发育的分子机制及相关肺部疾病的诊治奠定基础。     

体外生产胚胎技术

体外生产胚胎技术是胚胎工程技术的基础,其过程涉及到卵母细胞的体外成熟、精子获能和体外受精、胚胎的体外培养这三个方面。主要综述了卵母细胞体外成熟的影响因素、精子分离和获能的方法、早期胚胎体外培养的发育“阻滞”现象和体外培养体系,同时展望了该技术的发展前景 。     

酪氨酸磷酸化在精子获能中的作用

获能是精子发生顶体反应以及与卵子结合之前所必需的生理过程.研究发现在精子获能过程中伴随有蛋白质的磷酸化特别是酪氨酸的磷酸化.主要对酪氨酸磷酸化蛋白在精子获能过程中的作用及其存在的部位进行归纳总结,为进一步阐明精子获能分子机制奠定基础.     

特定电磁波(TDP)对家兔精子超弱化学发光及体外获能的影响

为了探讨特定电磁波(TDP)对精子超弱化学发光和体外获能的影响,本文用不同剂量的TDP辐照处理家兔精液,对精子超弱化学发光及体外获能进行了研究.实验结果表明,适宜剂量TDP辐照家兔精液,可使其超弱化学发光增强,并对精子体外获能和顶体与反应有诱导和促进作用,大剂量的TDP辐照有促进获能精子死亡的作用.经过对精子超弱化学发光和精子直顶体反应率的相关分析,结果表明,二者呈强正相关(r=0.805,P<0.01).     

力信号转导的基本元件：机械力敏感离子通道的研究进展

对力的感知和响应是生命的特征之一,其分子机制一直是生命科学中最引人入胜、最富挑战性的系列问题之一。近年来人们发现,机械力敏感离子通道在细胞感知和响应机械力信号的过程中扮演了"哨兵"的重要角色。越来越多的离子通道被发现能够被机械力激活,从而开启下游的信号通路。其中,MscL和MscS是原核生物中研究最早、最深入的两种离子通道;在真核生物中,Piezo1和Piezo2两种离子通道因为其独特的曲率结构和在哺乳动物各种生理过程中的重要作用而逐渐成为研究的热点。该文主要对以上四种离子通道的研究历史、结构、门控机制以及潜在应用进行综述。     

哺乳动物Hippo信号通路:肿瘤治疗的新标靶

Hippo信号通路是首次在果蝇中发现具有调节细胞增殖与凋亡作用的信号通路。最近发现果蝇Hippo信号通路的组成、分子作用机制和生物学功能在进化过程中高度保守。Hippo信号通路在胚胎发育中对细胞的生长分化、组织器官形成以及成体干细胞的维持和自稳态的保持等方面具有重要作用。同时,Hippo信号通路与Wnt信号通路、Notch信号通路等相互作用、密切联系,在肿瘤的发生、发展过程中也起到关键作用。文章综述了哺乳动物Hippo信号通路的作用机理、与其他信号通路和蛋白质因子的相互联系及与肿瘤的关系,对于肿瘤的诊断、预防和治疗具有一定的参考价值。     

BMP/Smad信号通路与哺乳动物卵泡发生

BMPs属于TGF-b超家族成员, 在调节哺乳动物的生长、细胞增殖和分化等方面有很广泛的生物学功能。越来越多的证据显示, BMPs在雌性哺乳动物生殖, 尤其在卵泡发生过程中发挥重要作用。Smads蛋白是BMP家族细胞内信号转导分子, 可将BMPs胞外信号从细胞膜传递入细胞核。文章对BMPs、BMP/Smad信号通路和BMP如何被调节进行概述, 并重点对BMP/Smad信号通路在卵泡发生过程中所起的调控作用进行综述。     

小鼠精子热休克蛋白90的棕榈酰化

蛋白质棕榈酰化是指饱和十六碳的棕榈酸盐通过硫酯键或者酰胺键连接在蛋白质肽链的半胱氨酸上,属翻译后修饰,可影响蛋白质的相互作用、稳定性及定位等功能。热休克蛋白90(heat shock protein 90,Hsp90)是一种重要的分子伴侣,已证明其参与精子获能等生理过程。然而,哺乳动物精子中是否存在蛋白质棕榈酰化,Hsp90在精子不同生理状态下是否发生棕榈酰化,目前尚不清楚。本研究首先采用酰基-生物素置换法检测小鼠附睾尾部成熟精子总蛋白质棕榈酰化情况,然后通过CSS-Palm 4.0软件预测Hsp90的棕榈酰化位点,再进一步结合免疫沉淀方法检测附睾头部、附睾尾部精子的Hsp90棕榈酰化情况。结果显示,小鼠附睾尾部精子多种蛋白质存在棕榈酰化,其中分子量大小约50、65、72、85和130 k Da的蛋白质发生棕榈酰化最为显著;软件预测显示Hsp90两个亚型共有5个棕榈酰化位点;免疫沉淀结果也显示小鼠精子存在棕榈酰化的Hsp90,且其棕榈酰化水平与小鼠精子的生理状态有关:附睾尾部棕榈酰化水平比附睾头部高,而获能后的棕榈酰化水平比获能前明显升高。以上结果表明,哺乳动物精子中存在蛋白棕榈酰化,且Hsp90棕榈酰化可能参与精子生理状态的调节。     

膜片钳技术应用于精子离子通道研究的进展

精子发生是个复杂的细胞事件,为了使这一事件有序的进行,生精细胞分裂和分化必须在信号调控下精确地进行。精子的离子通道在调节其离子平衡和重要的生理过程(精子能动性、顶体反应、对卵子的趋向性等)中都起了关键性的作用。离子通道表达水平或功能的改变都直接影响人类及其他动物的雄性生育能力。对离子通道的研究最直接的方法是膜片钳技术,但由于精子直径小,又是末端分化细胞,关于其电生理学的研究报道较少。该文介绍了精子离子通道的重要生理功能和电生理特征,同时分析了膜片钳技术在精子离子通道研究中的重要价值。     

哺乳动物受精过程中精子和透明带的初级及次级结合

在哺乳动物的受精过程中,获能的精子穿过卵丘细胞层到达卵子透明带后,精子头部便结合在透明带的表面上.精子和透明带的结合可以分为初级结合和次级结合两个阶段,初级结合是指二者在顶体反应之前的结合,次级结合是指二者在顶体反应之后的结合.精子和透明带的结合是精子顶体反应和精子入卵的先决条件,是哺乳动物受精过程中非常重要的环节,涉及到精子以及透明带的多种蛋白质分子之间的相互作用.这方面的研究工作主要是以小鼠为实验对象进行的,在其他哺乳动物中也有很多报道.本文将主要以小鼠为例,概述哺乳动物受精过程中精子和透明带结合的分子机制,并兼述在二者的结合过程中透明带糖蛋白ZP3对精子顶体反应的诱导作用.     

HIF-NOS信号通路对哺乳动物卵巢NO依赖性功能的调控作用

一氧化氮(NO)作为气体明星分子和信号分子,在哺乳动物体内不同的生理调节过程中具有非常重要的作用,尤其是哺乳动物卵巢功能的调控.一氧化氮合酶(NOS)是NO合成的限速酶,是调节NO合成的关键环节,也是NO依赖性功能调控的重要环节.因此,调节NOS转录/合成的信号通路对哺乳动物卵巢NO依赖性功能具有至关重要的调控作用.最近的研究发现,缺氧诱导因子(HIF)作为转录因子,参与许多与缺氧相关靶基因的转录调控,如NOS和血管内皮生长因子(VEGF)等.本文一方面描述了NO合成及其调控的分子机制,另一方面阐明了HIF作为转录因子对NOS的转录调控,从而揭示HIF在NO依赖性卵巢功能调控中的重要作用,同时为进一步研究哺乳动物卵巢功能的调控提供新的研究方向和理论基础.     

用CTC荧光染色法检测添加肝素对牛精子体外获能的影响

本试验在TALP液中添加不同浓度(0、20、40、80μg.ml-1)的肝素对牛精子进行获能,用CTC染色检测精子获能状况,探讨肝素浓度及诱导时间(1、3、6、9h)对牛精子体外获能的影响。结果显示:随着肝素浓度的提高,精子获能效果增强,3 h达到最高,但添加80μg.ml-1的肝素精子的顶体反应率低于其他组。结果表明:在TALP液中增加高浓度的肝素对精子体外获能有促进作用,用高浓度的肝素获能处理3h后的精子进行体外受精可能会得到较好的效果。     

猕猴精子优选及体外获能的研究

选择活率高的精子并进行体外获能是开展猕猴体外受精研究的必要程序, 是研究猕猴受精生物学的重要手段。本实验采用上浮法和Percoll 梯度离心法对猕猴精液进行了优选, 并对处理后的精子形态正常率、精子活率、密度及受精率作了比较, 发现二者差异不显著; 用dbcAMP 和咖啡因使精子获能, 发现只有两种获能剂同时存在才能使猕猴精子获能并使卵母细胞受精。结论为: 上浮法和Percoll 法都是有效的精子优选法, 对受精率的影响差异不显著; dbcAMP 和咖啡因在猕猴精子体外获能时缺一不可。