精卵融合过程中关键蛋白的研究进展

受精作用是有性生殖过程中的终极事件,精子与卵子间的融合过程是其中最关键的步骤。单倍体的精子和卵子相互识别和融合形成一个双倍有机体。尽管其潜在的分子机制还不是很清楚,但是最近的基因敲除试验已经证实精卵融合过程中需要3个必不可少的因子:位于卵母细胞上的CD9蛋白,精子上的Izumo1蛋白及其在卵母细胞上的受体蛋白Juno。缺乏其中的任何一种蛋白分子将会导致精卵融合机制紊乱。综述重点介绍了这3种精卵融合关键蛋白的最新研究进展。     

哺乳动物精卵相互作用的分子机制的研究进展

哺乳动物受精是由一系列有序步骤组成的复杂细胞相互作用过程组成,最终导致精卵质膜融合形成受精卵。近来运用基因组学和蛋白质组学技术在哺乳动物精子和卵子表面鉴定出若干可能参与精卵质膜粘附与融合过程的蛋白分子,并对其结构和生物学功能进行了研究,但精卵识别与融合的分子机理仍然不清楚。综述了与精卵识别和融合有关的蛋白的最新研究进展,为进一步研究精卵相互作用的分子机制提供参考。     

Wistar大鼠Pdia3cDNA的克隆及原核表达

哺乳动物的精卵融合是一个多分子参与的复杂过程,目前只鉴定出几种影响精卵融合的蛋白因子,对其分子机制还知之甚少.其中位于精子上的Pdja3具有二硫键异构酶活性,可能催化其他精卵融合相关蛋白的二硫键变化而参与精卵膜融合.克隆了Wistar大鼠的Pdia3 cDNA片段,长度为1 620 bp,其中编码区为1 518 bp.测序结果显示,编码区内有两个碱基与GenBank公布的大鼠Pdia3cDNA不同,分别为第147个密码子GAG(Glu)的第1位碱基和第410个密码子AAG(Lys)的第3位碱基,前者造成氨基酸替换,后者仅为多态性.此外,还在大肠杆菌中成功地表达并纯化了GST-Pdia3融合蛋白,为下一步研究大鼠Pdia3在体外影响精卵融合和与其它蛋白的相互作用奠定了基础.     

哺乳动物精卵黏附和融合的分子基础

哺乳动物受精是一个多分子参与的多级过程,在精卵融合形成一个受精卵时达到顶点。新的研究已表明:精卵黏附后,精子膜从赤道区开始与卵膜融合;有精子膜上的去整合蛋白金属蛋白酶蛋白家族(ADAM)、Izumo、附睾蛋白DE、卵膜上的整合蛋白、四次跨膜蛋白CD9、CD81、糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白等多种分子参与精卵黏附和融合过程。     

猪精子中与卵透明带糖蛋白ZP3结合的蛋白质

依次经ＰＳＬ－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ亲和层析柱和纤维素ＣＭ－５２离子交换层析柱,从猪精子的ＣＨＡＰＳ抽提液分离得４个蛋白质组分。用固相透明带精蛋白结合试验（ＩＺＰＧＢＡ）检测;表明精子蛋白ＳＰ１和ＳＰ２具有结合透明带糖蛋白ＺＰ３的活性,ＳＰ２并显示凝集血球的活性。精子蛋白ＳＰ１与卵预温育明显抑制精卵结合,抑制活性与加入的精子蛋白的浓度呈正相关。用生物素标记的ＺＰ３和蛋白质印迹技术,证明ＳＰ１中的６８ｋＤ精子蛋白与ＺＰ３结合,提示６８ｋＤ精子蛋白参与精卵结合。     

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。     

免疫不育疫苗的研究进展

免疫不育疫苗主要以哺乳动物的精子或卵子蛋白以及在受精和胚胎早期发育过程中发挥重要作用的激素为靶抗原。以激素为抗原的不育疫苗产生的不育效果多为不可逆的,且对机体损伤较大。以精子表面抗原制备的疫苗能够诱导产生精子抗体和不育效果,目前已成为避孕研究的一个热点。哺乳动物卵透明带（zona pellucida,ZP）是覆盖于卵母细胞及着床前受精卵外的一层基质,其在调节精卵特异性结合、诱导获能精子发生顶体反应和阻止多精受精等方面发挥着重要作用。ZP相对分子质量较小且免疫原性强,是免疫不育疫苗理想的靶抗原,抗ZP抗体可阻断精卵结合,故可被用作人类避孕和免疫不育控制有害动物种群数量的靶抗原,但人用ZP疫苗免疫机体后造成的卵巢功能损伤和免疫抑制等问题尚有待明确。     

磷酸化蛋白质组学在哺乳动物精子研究中的应用

蛋白质磷酸化是蛋白质翻译后最普遍、最重要的修饰之一,是生物体内一种普通的调节方式,参与调控细胞增殖、信号转导、新陈代谢、肿瘤发生等分子机能,并在精子信号转导和酶合成表达的过程中起重要作用。对精子磷酸化蛋白的研究有助于深入了解精子发生、运输、获能,以及精卵识别的调控机理。因此,在磷酸化蛋白组学的层面上研究精子的各项机能可以为雄性不育更深层的研究提供一条新的道路。     

哺乳动物精卵融合必需蛋白质IZUMO1-JUNO/CD9的研究进展

精卵融合是受精过程中最为重要的步骤。目前公认IZUMO1、JUNO和CD9 (cluster of differentiation antigen 9)为精卵融合的必需蛋白质,其中IZUMO1与JUNO在精卵识别时会形成复合体。有研究表明IZUMO1、JUNO和CD9主要参与精卵融合最初的黏附过程,且它们之间是相互关联发挥作用的。近年来由于X射线晶体学相关技术的发展, IZUMO1-JUNO晶体结构基本被阐明,然而精卵融合的具体分子机制仍未被完全揭示。所以,对哺乳动物精卵融合必需蛋白质IZUMO1-JUNO/CD9的结构、功能和分子机制进行阐述是十分必要的。     

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。