精子如何解開爸爸的基因組,使其與媽媽的基因融合

精子如何解開爸爸的基因組,使其與媽媽的基因融合

精子使卵子受精後,SPRK1酶立即引領解開精子基因​​組的第一步,將被稱為魚精蛋白的特殊包裝蛋白排除在外,從而打開了父本DNA,並允許其進行重大重組-整個過程僅需數小時。

精子進入卵子,胚胎髮育,最終嬰兒誕生。但是要備份一秒鐘-母親的半基因組實際上如何與父親的半基因組合並以形成一個新的人類基因組?事實證明,研究人員對這些相對短暫但至關重要的受精時刻並不太瞭解。

加州大學聖地亞哥分校醫學院的研究人員發現,SPRK1酶引領了精子基因組解開的第一步,排除了特殊的包裝蛋白,從而打開了父本的DNA,並允許重大的重組-整個過程僅需幾個小時。

該研究於2020年3月12日發表在Cell中。

加州大學聖地亞哥分校聖地亞哥分校細胞與分子醫學系傑出教授傅向東博士說:“在這項研究中,我們只是想回答一個關於生命的開始的基本問題。”醫學。“但是在此過程中,我們發現了可能會使某些人失靈的步驟,並導致夫婦的受孕困難。現在我們知道SPRK1在這裡發揮了作用,可以進一步探討其在不孕症中的潛在作用。”

精子可以比體內正常細胞小20倍。而且,儘管精子攜帶的遺傳物質僅是常規細胞的一半,但它需要以特殊的方式摺疊和包裝才能適應。大自然做到這一點的一種方法是,用一種不同類型的蛋白(魚精蛋白)代替組蛋白(圍繞蛋白的DNA纏繞蛋白,就像項鍊上的珠子一樣)。

Fu的團隊對SPRK1進行長期研究的原因完全不同:SPRK1剪接RNA的能力是使基因轉化為蛋白質的重要​​步驟。他們先前表明SPRK1在結腸癌中被過度激活,並且他們開發了抑制酶的抑制劑。

但是回到1999年,在Fu發表論文首次描述了該酶在RNA剪接中的作用後不久,希臘的一個研究小組注意到構成SPRK1底物(該酶所作用的蛋白質)的氨基酸構件的序列相似。和魚精蛋白。傅思考了好多年,但沒有研究精子發育的專業知識和工具。2015年,郭臺銘博士正在接受博士後研究職位的採訪,當時傅先生意識到郭臺銘在精子發生方面的經驗,終於找到了合適的人選。

傅說:“我對蘭濤說,讓我們做別人沒有做的事情。我有理論,而且你有專長。“因此,我們借用了所需的設備,並充分利用了聖地亞哥加州大學在這裡擁有的核心設施。

“而且,令人驚訝的是,我們嘗試的所有方法都支持了我們的假設:SRPK1具有雙重作用,一旦精子與卵子結合就將魚精蛋白換成組蛋白。”

Fu認為,SPRK1最有可能在早期胚胎發生中起此作用,然後發展了剪接RNA的能力。通過這種方式,即使不再需要胚胎發生,SPRK1仍會保留下來。

Fu,Gou和他的研究小組接下來想要確定指示精子與母體基因組同步的信號。

傅說:“我們現在有很多新想法。” “而且我們對精子發生,受精和胚胎發生過程的每一步都瞭解得越多,當系統因患有生殖問題的夫婦出現故障時,FT我們越有可能進行干預。”



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