研究揭示了精卵融合的分子细节

精子与卵细胞融合的第一步是在这个过程中,导致新个体有性生殖的物种。基本是这个过程可能,科学家们现在才开始了解它是如何工作的复杂性。

发表在《公共科学图书馆·生物学���上的一篇论文中,研究人员的详细描述结构在两个不同的物种的蛋白质,使精卵融合:开花植物和原生动物。研究人员希望,揭示这些物种的过程和他们的亲戚可能会带来科学家进一步了解它在性物种,包括人类和其他脊椎动物。

“这是令人惊讶的对我来说,我们仍然不知道人类精子融合与人类卵子,”Mark Johnson说,布朗大学的生物学副教授和研究的合著者。“我们希望本文能做的一件事是建立蛋白质的结构特征,使这些物种配子融合工作,这样我们可以寻找它在物种的蛋白质机制仍然未知。”

约翰逊一直在多年来理解配子(精子和卵子)融合。在2000年代早期,他的精子膜上分离出一种蛋白质开花植物拟南芥,似乎有一些影响配子的融合过程中,物种。他的工作表明,突变的基因产生的蛋白质,称为HAP2,导致精子成为无法与拟南芥蛋融合。

几年后,Kristin比尔布朗研究生与约翰逊预测HAP2相关蛋白质病毒用来进入宿主细胞。从某种意义上说,约翰逊说,因为精子和病毒都需要有一个机制来将自己插入细胞膜。

因为那些最初的发现,约翰逊和其他研究人员搜查了其他生物的基因组的基因序列类似于拟南芥HAP2。他们已经找到类似的序列多种真核生物(生物的细胞有一个离散核)许多植物,藻类、昆虫和一些动物。它就一直缺席然而在脊椎动物,��括人类。

约翰逊说,这是可能的,脊椎动物确实有HAP2-like蛋白质,但其基因序列可能改变了那么多在进化的历史,研究人员很难发现单靠序列。与其寻找基因产生的蛋白质,它可能是更好的观察蛋白质的结构本身寻找脊椎动物蛋白质的结构类似HAP2蛋白质已经被确认。但这需要解决已知HAP2蛋白质的结构,这是约翰逊和他的同事着手处理这一最新研究。

约翰逊的实验室与实验室的费利克斯·雷伊,在巴黎的巴斯德研究所,研究生在朱丽叶Fedry解决HAP2蛋白质的结构从两个远亲真核生物物种:拟南芥和鲁兹锥体,原生动物寄生虫。解决结构,团队在巴黎使用x射线晶体学技术,其中包括结晶蛋白质,然后观察晶体散射x射线。蛋白质的结构可以观察到的散射模式。雷伊的实验室专业技术,特别是对成像HAP2相关的病毒融合蛋白。

Jennifer Forcina约翰逊的研究生实验室,利用小说的结构数据来确定HAP2驱动器在开花植物受精,定义的氨基酸蛋白质插入到蛋膜。

研究发现,尽管从两个物种HAP2蛋白质的基本结构大体相似,他们进化在关键领域是不同的。具体来说,技巧的蛋白质的部分,首先皮尔斯鸡蛋单元大大不同的膜。而流动的植物HAP2雇佣了一个螺旋结构,原生动物版本有三个小环,钩到目标膜。当插入机制两种蛋白质之间的差异做了新的阐述HAP2是如何工作的,两者之间的相似之处是重要的在寻找HAP2其他生物体,约翰逊说。

“在这一点上我们有两种类型的生物:那些我们知道配子融合工作,他们都有HAP2-and生物的我们不知道配子融合是如何工作的,其中没有一个有一个可辨认的HAP2,”约翰逊说。“现在我们知道什么是守恒的结构在这两个蛋白质序列级别的不同,我们可以考虑寻找那些寻找相关的蛋白质结构物种."包括人类,约翰逊说。“我们只是需要更多的人类蛋白质结构我们可以寻找共同的结构特点。”