生命的傳承，是一個永恒的話題。正所謂金風(fēng)玉露一相逢，便勝卻人間無數(shù)，精子和卵子在恰當(dāng)?shù)臅r間恰當(dāng)?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(gòu)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(zhì)，它貫穿于精子細胞膜表面，井上等把這個蛋白命名為“出云1”（Izumo1，得名于日本著名婚姻神殿出云大社）。但是在近十年間，在卵子中與出云1互相作用的蛋白質(zhì)一直都沒有被發(fā)現(xiàn)。

直到最近，英國劍橋大學(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卵細胞膜蛋白，并把它命名為“朱諾”（Juno，得名于羅馬神話的婚姻和母性之神），相關(guān)論文今天發(fā)表在最新一期的《自然》雜志上。

為何“朱諾”歷經(jīng)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(wǎng)采訪時坦言，這個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(yīng)，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(chǎn)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(guān)的科學(xué)研究難上加難?！辟囂貙麣ぞW(wǎng)說。

針對這些問題，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。賴特通過把出云1綁定在一個軟骨基質(zhì)蛋白低聚復(fù)合體（COMP）上，突破性地把出云1和靶蛋白相結(jié)合的時間延長到幾十分鐘，從而成功地在卵母細胞cDNA文庫中把朱諾篩選出來。

在談到這個精妙到?jīng)]朋友的設(shè)計時，賴特表示：“COMP是一個廣譜的設(shè)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(jīng)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(guān)的蛋白質(zhì)?！?/p>

本次被發(fā)現(xiàn)的朱諾蛋白其實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，它的唯一配體就是出云1。比安奇等進一步設(shè)計了朱諾的抗體，在體外環(huán)境阻斷了朱諾和出云1之間的作用，使得卵細胞無法受精；而缺失了朱諾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(jié)果，研究者認(rèn)定，Juno是受精過程中必不可少的一個核心蛋白。

那么朱諾和出云1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朱諾和出云1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，也就是說朱諾和出云1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(jīng)幾乎無法在卵細胞膜上監(jiān)測到朱諾的存在。這一發(fā)現(xiàn)提示我們，朱諾很可能在完成其識別任務(wù)后功成身退，這也避免了卵細胞繼續(xù)與其他精子結(jié)合，保證了一精配一卵的健康比例。

a:受精過程中，單個精子結(jié)合到卵子的細胞膜上，精子細胞膜上的Izumo1與卵子細胞膜上的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。圖片來源：Paul M. Wassarman.（2014）Nature.

正如所有的重量級生物學(xué)發(fā)現(xiàn)一樣，我們揭開了朱諾的神秘面紗，解決了一些問題，而創(chuàng)造了更多的機遇。關(guān)于未來的工作重心，賴特認(rèn)為嘗試在人類中應(yīng)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)的朱諾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，我們將嘗試把朱諾應(yīng)用到人類身上，或是用朱諾進行不孕不育的治療，或是用朱諾抗體來進行避孕，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：朱諾不是電影，出云不是游戲，科研不會停止，受精不可兒戲。