一個(gè)嬰兒的誕生始于一個(gè)精子進(jìn)入一個(gè)卵子，在受精完成之后，胚胎得以發(fā)育，最后嬰兒出生。這似乎是一個(gè)我們從初中的生物課堂上就掌握了的過程，然而，當(dāng)你進(jìn)一步思考，母本的那一半基因組是如何與父本的基因組融合形成一個(gè)新的人類基因組時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)問題并沒有那么簡(jiǎn)單。

事實(shí)證明，一直以來，科學(xué)家對(duì)于受精過程中的這些短暫卻又關(guān)鍵的初始階段，了解得并不詳盡。

要探討這一過程，我們可以從精子形成開始說起。我們知道，精子是一類非常小的細(xì)胞，它比人體正常細(xì)胞小20倍。當(dāng)然，它所攜帶的遺傳物質(zhì)也只有普通細(xì)胞的一半，但盡管如此，它仍然需要以一種特殊的方式進(jìn)行折疊和打包，才能適應(yīng)精子的大小。

一直以來，科學(xué)家已知在精子發(fā)生過程（即精子的形成過程）中，會(huì)經(jīng)歷一個(gè)組蛋白逐漸被一種名為”精蛋白”的蛋白質(zhì)取代的過程，這些精蛋白是一類纏繞在DNA周圍的蛋白質(zhì)，就像項(xiàng)鏈上的珠子一樣。這個(gè)逐步取代過程非常關(guān)鍵，它可以將基因組的體積壓縮10-20倍，從而將父本基因“壓實(shí)”在精子頭部。

當(dāng)精子與卵子相遇之后，就需要之前提到的“壓實(shí)”打包過程發(fā)生逆轉(zhuǎn)，讓精子里的基因組與母本基因組結(jié)合并重組?？梢哉f，對(duì)于親本基因組的重新編排以及隨后的激活來說，這一逆轉(zhuǎn)過程是至關(guān)重要的。然而，科學(xué)家對(duì)于是什么啟動(dòng)以及調(diào)控了這一基本過程的細(xì)節(jié)知之甚少。

終于，在近期的《細(xì)胞》雜志上，來自加州大學(xué)圣地亞哥分校的生物學(xué)家與合作者發(fā)表了一篇新的論文，描述了他們識(shí)別出了一種在生命之初扮演著“發(fā)起人”角色的酶。這種酶名為SRPK1，據(jù)作者介紹，這種酶會(huì)在受精發(fā)生之后，會(huì)立即在精子基因組的打開，剔除那些包裹在基因組周圍的精蛋白方面，邁出關(guān)鍵的第一步。是它們的存在，才得以讓父本DNA被打開，然后讓父本與母本基因組的大型重組事件得以在幾小時(shí)內(nèi)發(fā)生。

○ 在精子與卵子受精后，SPRK1酶立即啟動(dòng)解開精子基因組的第一步，剔除精蛋白，從而打開了父本DNA，讓父本與母本的DNA進(jìn)行重組。| 圖片來源: Lan-Tao Gou

論文的通訊作者是細(xì)胞和分子醫(yī)學(xué)系的教授Xiang-Dong Fu，在一篇采訪中，他介紹了這項(xiàng)研究的一些背景。他表示一開始，他們只是單純地感興趣于了解生命起源的基本問題，但在這個(gè)過程中，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)可能會(huì)造成生育障礙、使得受孕困難的步驟。通過研究這一步驟，他們了解到了SRPK1在這個(gè)過程中所起到的作用。

其實(shí)，這并不是Fu教授對(duì)SRPK1的首次研究，他的團(tuán)隊(duì)對(duì)SRPK1已有很長的研究歷史，但他們研究SRPK1的原因是出于SRPK1剪切RNA的能力，這是將基因翻譯成蛋白質(zhì)的重要一步。之前他們發(fā)現(xiàn)，SPRK1在結(jié)腸癌中被過度激活，因此開發(fā)了抑制這種酶的抑制劑。

早在1999年，F(xiàn)u就曾發(fā)表過一篇論文，首次描述了SRPK1在RNA剪切中可以起到的作用。之后不久，希臘的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，構(gòu)成了SRPK1基質(zhì)的氨基酸構(gòu)件單元的序列，與構(gòu)成了精蛋白的氨基酸構(gòu)件單元序列之間具有相似性。Fu教授對(duì)這個(gè)信息思考了很多年，但一直以來，他缺乏可以研究精子發(fā)育的專業(yè)知識(shí)和工具。

直到2015年，F(xiàn)u開始與在精子發(fā)生方面具有一定經(jīng)驗(yàn)的生物學(xué)家Lan-Tao Gou博士一起合作。他們借用了研究所需的設(shè)備，利用Fu的理論，發(fā)現(xiàn)之前所描述的剪切激酶SRPK1，可以通過磷酸化精蛋白，來啟動(dòng)父本基因組的重新編程，從而在受精卵中誘發(fā)精蛋白-組蛋白互換的過程。這一發(fā)現(xiàn)驚喜地證實(shí)了Fu的假設(shè)——一旦精子和卵子相遇，SRPK1就會(huì)用組蛋白替換精蛋白。

Fu表示，SRPK1很可能在胚胎發(fā)生的早期就開始扮演這一角色，然后進(jìn)化出了剪接RNA的能力。如此一來，擁有剪接RNA能力的SRPK1可以即使在胚胎發(fā)育不再需要它的時(shí)候，仍能存活下來。

研究人員表示，接下來，他們想要一一確定指導(dǎo)了精子與母本基因組同步的信號(hào)。Fu表示，現(xiàn)在他們有了很多新的想法，并表示：“我們對(duì)精子發(fā)生、受精和胚胎形成過程中的每一步了解得越透徹，我們就越有可能在生殖系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)有生殖問題的夫妻進(jìn)行干預(yù)?！?/span>