一手策劃精卵結合的幕后“月老”，到底是誰？
生命的傳承，是一個永恒的話題。正所謂金風玉露一相逢，便勝卻人間無數(shù)，精子和卵子在恰當?shù)臅r間恰當?shù)牡攸c相遇，便點燃了生命的火種，把整個種群的接力棒延續(xù)下來。那么，精子和卵子又緣起何處？它們是怎樣互相識別，共同構筑新生命的呢？
在2005年，日本的井上及其團隊發(fā)現(xiàn)了一個在哺乳動物受精作用中起決定性作用的必需蛋白質，它貫穿于精子細胞膜表面，井上等把這個蛋白命名為Izumo1（得名于日本著名婚姻神殿出云大社）。但是在近十年間，在卵子中與Izumo1互相作用的蛋白質一直都沒有被發(fā)現(xiàn)。
直到最近，英國劍橋大學桑格研究院的蓋文·賴特（Gavin Wright）和艾瑞卡·比安奇（Enrica Bianchi）等終于在小鼠中找到了這個卵細胞膜蛋白，并把它命名為Juno（得名于羅馬神話的婚姻和母性之神，相當于希臘神話中的赫拉），相關論文今天發(fā)表在最新一期的《自然》雜志上。
為何Juno歷經9年時間才終于千呼萬喚始出來呢？論文的通訊作者賴特在接受果殼網采訪時坦言，這個蛋白的尋找可謂困難重重。
“首先，像這一類的位于細胞膜表面的識別蛋白，它們之間的互相作用通常是瞬時效應，作用時間不到1秒鐘，很難被檢測得到；另外，由于哺乳動物產卵量較少，卵細胞成為一個珍稀的研究材料，樣本的不足使得相關的科學研究難上加難。”賴特對果殼網說。
針對這些問題，如何高效地在有限的樣本中研究蛋白質間的互相作用，就成為關鍵所在。賴特通過把Izumo1綁定在一個軟骨基質蛋白低聚復合體（COMP）上，突破性地把Izumo1和靶蛋白相結合的時間延長到幾十分鐘，從而成功地在卵母細胞cDNA文庫中把Juno篩選出來。
在談到這個精妙到沒朋友的設計時，賴特表示：“COMP是一個廣譜的設計，它不但在本次實驗中做出巨大貢獻，也能幫助其他研究者們捕捉蛋白弱連接過程或是瞬時作用。我們之前已經有使用過這一方法找到了在紅細胞表面上與瘧原蟲入侵過程相關的蛋白質?！?/p>
本次被發(fā)現(xiàn)的Juno蛋白其實是葉酸受體家族的成員，但卻并不具備與葉酸結合的能力，它的唯一配體就是Izumo1。比安奇等進一步設計了Juno的抗體，在體外環(huán)境阻斷了Juno和Izumo1之間的作用，使得卵細胞無法受精；而缺失了Juno的雌性小鼠也不具備生育能力。在這兩種情況下，比安奇發(fā)現(xiàn)精子無法粘著在卵細胞上完成融合，而是只能在膜外游離?；谶@些結果，我們已經可以認定，Juno是受精過程中必不可少的一個核心蛋白。
那么Juno和Izumo1的具體角色又是什么呢？比安奇在無法進行細胞融合的細胞中進行了Juno和Izumo1的相互作用，發(fā)現(xiàn)這一作用并沒有賦予這些細胞進行融合的能力，也就是說Juno和Izumo1可能不參與精卵融合這一過程，而僅僅作為精子卵子互相識別的一次“初吻”。比安奇還發(fā)現(xiàn)，在精卵融合后30分鐘，就已經幾乎無法在卵細胞膜上監(jiān)測到Juno的存在。這一發(fā)現(xiàn)提示我們，Juno很可能在完成其識別任務后功成身退，這也避免了卵細胞繼續(xù)與其他精子結合，保證了一精配一卵的健康比例。
正如所有的重量級生物學發(fā)現(xiàn)一樣，我們揭開了Juno的神秘面紗，解決了一些問題，而創(chuàng)造了更多的機遇。關于未來的工作重心，賴特認為嘗試在人類中應用這一發(fā)現(xiàn)，將是一個非常值得探索的方向。
“我們在小鼠中發(fā)現(xiàn)的Juno是一個在哺乳動物中相對保守的蛋白，也就是說人類也擁有這樣的機制。因此，我們將嘗試把Juno應用到人類身上，或是用Juno進行不孕不育的治療，或是用Juno抗體來進行避孕，這些都將是重要的工作，并能夠切實地對我們的生活造成影響，讓我們拭目以待?！?/p>
PS：Juno不是電影，Izumo不是游戲，科研不會停止，受精不可兒戲。
信息來源：Nature
文章題圖：shutterstock友情提供
