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研究人员揭开神秘受精过程:精子用“鱼叉”捕获卵子

2015年09月07日 09:47 次阅读 稿源:凤凰网科技 条评论

北京时间9月7日消息,据英国每日邮报报道,研究人员获得了一项突破性发现,它解释了卵子是如何受精的。这项长达14年的研究总结称精子会用鱼叉捕获卵子从而辅助受精。研究人员发现精子头部内的一种蛋白质会形成尖的细丝,这些小细丝会扎捆精子和它的目标。 “这项发现的确捕获了我们的想象,”美国弗吉尼亚大学医学院的研究人员约翰•赫尔(John Herr)这样说道。它代表了朝受精过程发展的重要一步。“顶体(精子头部的前端)里大量存在的一个主要蛋白质结晶形成细丝,” 赫尔说道。

精子会用鱼叉捕获卵子从而辅助受精

“我们现在假定它们会刺穿卵子——这是基于这项发现提出的新假设,而这将导致一系列全新的问题以及有关受精过程中分子事件的精密结构的新假设。”

精子类似溶菌酶蛋白质1

这项发现是赫尔实验室与分子生理学与生物物理系的韦拉迪克•麦诺(Wladek Minor)的实验室长期合作的结果。这项发现登上了科学期刊《男科》的首页。

赫尔实验室之前发现了能够形成细丝的蛋白质,他们取名为精子类似溶菌酶蛋白质1(SLLP1)。这一蛋白质属于已知位于顶体的一个蛋白质家族,顶体是一个在大多数动物精子细胞头部前半部分发育的细胞器官。然而,赫尔的实验室无法确定这种蛋白质的形状和结构。

SLLP1的结构

麦诺的研究小组必须在静态晶体里捕获这一蛋白质,他们将晶体冷却低温预防衰变,然后用X射线猛攻它。通过检测这些射线是如何折射的,他们可以计算出蛋白质的形状,有点类似利用声纳绘制遇难船只。

然而这并非简单的任务,这要求多次尝试和大量分析。但最终他们产生了对精子蛋白质的第一批描述。“这是一个非常重要的蛋白质。因为这是精子顶体里存在的蛋白质的第一个晶体结构。”文章首席作者郑何平(Heping Zheng)说道。“它也是与一个特定卵母细胞结合的哺乳动物精子蛋白质的第一个结构。据我们所知,仅仅从哺乳动物精子里获得的蛋白质中只有九种蛋白质具有已知结构。”

对这一结构的最新理解将作为赫尔和其它生殖生物学家探索受精过程是如何发生的地图。“从非常根本的层面上讲,理解这一精密的分子结构让我这个生物学家能够假定这一发现于顶体里的蛋白质家族的新功能。”这两个实验室之间互利互益的合作非常重要,麦诺解释道。

“你必须解释结构和功能之间的关系,” 麦诺说道。“例如,你可以拍摄一张喜马拉雅山的美丽图片,有的时候当没人知道喜马拉雅山时,展示这张图片就已足够,这是一张美丽的图片,以前没有人见过它。而现在,如果你走近珠穆朗玛峰,拍摄一张它的照片并发给华盛顿邮报或者纽约时代周刊,没有人会将它发表出来,因为谁在意啊?他们已经有了几百万张这样的图片。但是如果你有一个精彩的故事,例如某人在冬天爬上珠穆朗玛峰,滑下来拯救了另一名登山者的性命,你的故事或可能登上时代周刊封面。在这里也是如此,你必须要有故事,一种崭新的理解,才能伴随新发现的结构一起登上期刊首页。”

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