生命的傳承，是一個(gè)永恒的話題。正所謂金風(fēng)玉露一相逢，便勝卻人間無(wú)數(shù)，精子和卵子在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間恰當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)相遇，便點(diǎn)燃了生命的火種，把整個(gè)種群的接力棒延續(xù)下來(lái)。那么，精子和卵子又緣起何處？它們是怎樣互相識(shí)別，共同構(gòu)筑新生命的呢？

在2005年，日本的井上及其團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)在哺乳動(dòng)物受精作用中起決定性作用的必需蛋白質(zhì)，它貫穿于精子細(xì)胞膜表面，井上等把這個(gè)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(zhì)一直都沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。

直到最近，英國(guó)劍橋大學(xué)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(gè)卵細(xì)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(dāng)于希臘神話中的赫拉），相關(guān)論文今天發(fā)表在最新一期的《自然》雜志上。

為何Juno歷經(jīng)9年時(shí)間才終于千呼萬(wàn)喚始出來(lái)呢？論文的通訊作者賴特在接受果殼網(wǎng)采訪時(shí)坦言，這個(gè)蛋白的尋找可謂困難重重。

論文的通訊作者蓋文·賴特。

“首先，像這一類(lèi)的位于細(xì)胞膜表面的識(shí)別蛋白，它們之間的互相作用通常是瞬時(shí)效應(yīng)，作用時(shí)間不到1秒鐘，很難被檢測(cè)得到；另外，由于哺乳動(dòng)物產(chǎn)卵量較少，卵細(xì)胞成為一個(gè)珍稀的研究材料，樣本的不足使得相關(guān)的科學(xué)研究難上加難。”賴特對(duì)果殼網(wǎng)說(shuō)。

針對(duì)這些問(wèn)題，如何高效地在有限的樣本中研究蛋白質(zhì)間的互相作用，就成為關(guān)鍵所在。賴特通過(guò)把Izumo1綁定在一個(gè)軟骨基質(zhì)蛋白低聚復(fù)合體（COMP）上，突破性地把Izumo1和靶蛋白相結(jié)合的時(shí)間延長(zhǎng)到幾十分鐘，從而成功地在卵母細(xì)胞cDNA文庫(kù)中把Juno篩選出來(lái)。

在談到這個(gè)精妙到?jīng)]朋友的設(shè)計(jì)時(shí)，賴特表示：“COMP是一個(gè)廣譜的設(shè)計(jì)，它不但在本次實(shí)驗(yàn)中做出巨大貢獻(xiàn)，也能幫助其他研究者們捕捉蛋白弱連接過(guò)程或是瞬時(shí)作用。我們之前已經(jīng)有使用過(guò)這一方法找到了在紅細(xì)胞表面上與瘧原蟲(chóng)入侵過(guò)程相關(guān)的蛋白質(zhì)?！?/p>

本次被發(fā)現(xiàn)的Juno蛋白其實(shí)是葉酸受體家族的成員，但卻并不具備與葉酸結(jié)合的能力，它的唯一配體就是Izumo1。比安奇等進(jìn)一步設(shè)計(jì)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(xì)胞無(wú)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(wú)法粘著在卵細(xì)胞上完成融合，而是只能在膜外游離?；谶@些結(jié)果，我們已經(jīng)可以認(rèn)定，Juno是受精過(guò)程中必不可少的一個(gè)核心蛋白。

那么Juno和Izumo1的具體角色又是什么呢？比安奇在無(wú)法進(jìn)行細(xì)胞融合的細(xì)胞中進(jìn)行了Juno和Izumo1的相互作用，發(fā)現(xiàn)這一作用并沒(méi)有賦予這些細(xì)胞進(jìn)行融合的能力，也就是說(shuō)Juno和Izumo1可能不參與精卵融合這一過(guò)程，而僅僅作為精子卵子互相識(shí)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(jīng)幾乎無(wú)法在卵細(xì)胞膜上監(jiān)測(cè)到Juno的存在。這一發(fā)現(xiàn)提示我們，Juno很可能在完成其識(shí)別任務(wù)后功成身退，這也避免了卵細(xì)胞繼續(xù)與其他精子結(jié)合，保證了一精配一卵的健康比例。

a:受精過(guò)程中，單個(gè)精子結(jié)合到卵子的細(xì)胞膜上，精子細(xì)胞膜上的Izumo1與卵子細(xì)胞膜上的Juno發(fā)生結(jié)合。b：受精完成后，Juno不再出現(xiàn)在卵細(xì)胞膜上，因此杜絕了其他精子與卵子的結(jié)合與受精。圖片來(lái)源：Paul M. Wassarman.（2014）Nature.

正如所有的重量級(jí)生物學(xué)發(fā)現(xiàn)一樣，我們揭開(kāi)了Juno的神秘面紗，解決了一些問(wèn)題，而創(chuàng)造了更多的機(jī)遇。關(guān)于未來(lái)的工作重心，賴特認(rèn)為嘗試在人類(lèi)中應(yīng)用這一發(fā)現(xiàn)，將是一個(gè)非常值得探索的方向。

“我們?cè)谛∈笾邪l(fā)現(xiàn)的Juno是一個(gè)在哺乳動(dòng)物中相對(duì)保守的蛋白，也就是說(shuō)人類(lèi)也擁有這樣的機(jī)制。因此，我們將嘗試把Juno應(yīng)用到人類(lèi)身上，或是用Juno進(jìn)行不孕不育的治療，或是用Juno抗體來(lái)進(jìn)行避孕，這些都將是重要的工作，并能夠切實(shí)地對(duì)我們的生活造成影響，讓我們拭目以待。”

PS：Juno不是電影，Izumo不是游戲，科研不會(huì)停止，受精不可兒戲。

信息來(lái)源：Nature

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