生命起始的關鍵，精子如何識別卵子？
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瑞典Karolinska研究所的研究人員獲得了首個受精開始時，精子蛋白附著在卵細胞外膜蛋
白上的3D快照。該研究揭示了在軟體動物和哺乳動物中，與精子相互作用的普通卵細胞蛋
白結構。相關文章6月15日發表在Cell上。
通過將遺傳信息傳遞給下一代並標誌著新生命的開始——受精過程中雌配子與雄性配子之
間的相遇是生物學中最基本的過程之一。雖然卵子和精子最早在幾百年前就觀察到了，但
精子是如何識別卵子外殼並穿透卵子，至今仍不為人知。
哺乳動物和軟體動物與精子作用的卵子外殼蛋白三維結構相似
利用歐洲同步輻射裝置（ESRF）收集的X射線晶體學數據，Luca Jovine的研究小組在
Karolinska研究所首先將兩個與精子作用區域的卵子外殼蛋白可視化：哺乳動物（包括人
類）中的ZP2和海洋軟體動物鮑魚（經典的無脊椎動物受精模型）中的VERL。這兩個分子
都含有在配子識別中起關鍵作用的重複序列（如上圖）。
通訊作者，Karolinska研究所結構生物學系的Luca Jovine教授說：“哺乳動物和軟體動
物被認為是經過6億年的進化而分離出來的，它們的精子受體蛋白在序列上幾乎完全不同
。然而，對結構的比較表明ZP2和VERL重複著共同的三維結構。”
結構提示了配子識別是被認為的鎖和鑰匙機製
隨後，研究小組確定結合到lysin（鮑魚精子中VERL對應蛋白）上不同的VERL重複的晶體
結構。這對於配子在受精初期如何以種特異性的方式識別彼此，給出了一個前所未有的觀
點。
Jovine教授說：“鮑魚是我們本研究的首選系統，因為它是同源卵子外殼蛋白和精子蛋白
都已知的少數生物之一。此外，不同品種的鮑魚都在大海產卵，盡管它們棲息地和繁殖季
節重疊，但是很少發生雜交。”
如上圖所示，VERL-lysin複合物的結構也提示了lysin怎樣溶開一個孔進入卵的外殼，允
許精子注入卵子。
Jovine教授總結：“一百多年前，配子識別首先被認為是一種鎖和鑰匙機製。我們的研究
提供了第一個例子，這是在受精剛開始就實現了的。”