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Cell頭條:破解精子與卵細胞的結合過程

日期:2010-11-09 11:53:57

來自瑞典卡羅琳斯卡醫學院(Karolinska Institutet),日本名城大學(Meijo University)的研究人員通過分析卵細胞蛋白膜,發現了卵細胞與精子直接接觸部位的結構,這為解析生育的奧秘,以及理解不孕不育的原因,提供了重要的理論基礎,也有助于設計非激素類的避孕藥。這一研究成果公布在Cell雜志上。

精子與卵細胞結合的過程一直以來都受到科學家們的關注,研究認為,成熟的卵細胞離開卵巢之后,就會來到輸卵管中,此次精子也會來到輸卵管,但是兩者并不能馬上結合。首先精子需要破除卵子外圍的保護層,這些由豐富的粘多糖和糖蛋白組成的保護層阻止精子與卵子結合。其次是融合的過程,開始融合時卵細胞膜上的絨毛先將精子抱合,兩者的細胞膜逐漸融合,并釋放皮質顆粒,使透明帶硬化阻止其余精子再進入,以免多個精子與一個卵子結合。

在這個過程中,卵細胞透明帶作用重要,因為透明帶內外表面各點上的受體會對精子進行識別,種識別保證了人卵子只能和人精子結合的專一性。經過識別后,透明帶才分解,允許精子進入卵細胞內。然而一直以來,科學家們并不了解這一受體識別過程。

在這篇文章中,研究人員利用歐洲同步輻射裝置(European Synchrotron Radiation Facility, ESRF)收集的數據,解析了受精過程中,卵子與精子相互作用的機制。

研究人員破解了完整受卵體(egg receptor,同雌雄同體動物的受卵器)的三維結構,繪制出了卵細胞與精子結合的受體分子——ZP3的三維結構,從而了解了這一基本生物學過程的相關機制。

這項研究為人們了解卵細胞受體如何分泌,以及如何形成其結構的過程提供了重要信息,也對于人類生殖醫學具有重要意義,在這一成果的基礎上,科學家們將能進一步闡明由于受體基因突變而造成的不孕不育的機制,而且這項研究也可以幫助研究人員設計針對卵子-精子相互作用的非激素類特異性避孕藥。

除此之外,近期研究人員在精子卵子的研究方面也獲得了其它的相關進展,比如同樣發表在Cell上的文章中,研究人員獲得了精子生理特征研究方面的新進展:發現了研究男性生殖問題的一個新靶位。

研究發現Hv1僅容許精子胞核內的質子向胞漿內排出,這個過程并不可逆,并且質子進入胞漿后就誘導細胞內環境堿化,激活精子,使得精子擁有快速游動的能力。科學家們認為,Hv1可能成為研究男性生殖問題的一個新靶位,比如,研制避孕藥或是治療不孕癥。


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