Cell：新研究指出在脊椎动物中，一种保守的三聚体复合物让精子和卵子融合在一起

受精是有性生殖的基础，精子和卵子的结合与融合是受精的高潮。尽管已知脊椎动物中有几种蛋白对这一过程至关重要，但人们对其分子机制仍然知之甚少。

在一项新的研究中，来自奥地利维也纳生物中心等研究机构的研究人员提供了诱人的线索，表明受精过程就像一把锁和一把钥匙，在整个动物王国，从鱼类到人类，都在发挥作用。相关研究结果发表在2024年10月17日的Cell期刊上，论文标题为“A conserved fertilization complex bridges sperm and egg in vertebrates”。

论文共同通讯作者、奥地利维也纳生物中心的Andrea Pauli说，“我们发现了这种机制，就我们所知，它是所有脊椎动物的基本机制。”

通过 AlphaFold 多聚体筛选，作者鉴定出了蛋白 Tmem81，它与重要的受精因子 Izumo1 和 Spaca6 形成一种保守的三聚体精子复合物。他们证明了 Tmem81 对斑马鱼和小鼠的雄性生育能力至关重要。与这种三聚体精子复合物的形成相一致，他们证明了 Izumo1、Spaca6 和 Tmem81 在斑马鱼精子中的相互作用，以及它们的人类直向同源物在体外相互作用。

值得注意的是，在斑马鱼中，这种三聚体精子复合物的形成为卵子受精因子 Bouncer 创造了结合位点。他们的研究结果为脊椎动物的受精过程提供了一个全面的模型：一种保守的三聚体精子复合物与不同的卵蛋白结合---鱼类中的Bouncer和哺乳动物中的JUNO，从而介导精子与卵子的相互作用。

简而言之，他们发现，精子表面上的三种蛋白——Izumo1、Spaca6和Tmem81，结合在一起，形成了一把钥匙，可以打开卵子，让精子附着在卵子上。他们的发现来自对斑马鱼、小鼠和人类细胞的研究，显示了这一过程是如何在数百万年的进化过程中持续存在的。

图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.09.035

科学家们之前已经知道两种蛋白：一种位于精子表面上，另一种在卵子膜表面上。Pauli实验室与国际合作者合作，利用谷歌DeepMind的人工智能工具AlphaFold帮助他们确定了一种新的蛋白，这种蛋白首次实现了精子和卵子之间的分子连接。他们还展示了这种蛋白在生物体内的功能。

Pauli说，“以前并不知道这些蛋白如何‘作为一个团队共同起作用，使精子和卵子能够相互识别’。”他们仍然不知道精子在附着卵子后如何进入卵子内部，希望下一步能深入研究这个问题。

Pauli说，这项研究最终可能帮助其他科学家更好地了解不孕症，或开发新的节育方法。没有参与这项研究的明尼苏达大学遗传学和细胞生物学专家David Greenstein说，这项研究尤其为开发男性避孕药提供了靶标。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Victoria E. Deneke et al. A conserved fertilization complex bridges sperm and egg in vertebrates. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.09.035.