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精子如何解开爸爸的基因组使其与妈妈的基因融合

精子进入卵子,胚胎发育,最终婴儿诞生。但是要备份一秒钟-母亲的半基因组实际上如何与父亲的半基因组融合以形成一个新的人类基因组?事实证明,研究人员对这些相对短暂但至关重要的受精时刻并不太了解。

加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员发现,SPRK1酶是解开精子基因​​组的第一步,它可以释放出特殊的包装蛋白,从而打开了父本的DNA,并可以进行重大重组-所有这些小时。

该研究于2020年3月12日发表在Cell中。

加州大学圣地亚哥分校医学院细胞与分子医学系杰出教授傅向东博士说:“在这项研究中,我们只是想回答一个关于生命的开始的基本问题。”“但是在此过程中,我们发现了可能会使某些人失灵的步骤,并导致夫妇的受孕困难。现在我们知道SPRK1在这里发挥了作用,可以进一步探讨其在不孕症中的潜在作用。”

精子可以比体内正常细胞小20倍。而且,尽管精子携带的遗传物质仅是常规细胞的一半,但它需要以特殊的方式折叠和包装才能适应。大自然做到这一点的一种方法是,用另一种类型的蛋白(鱼精蛋白)代替组蛋白(围绕蛋白的DNA缠绕蛋白,就像项链上的珠子一样)。

Fu的团队对SPRK1进行长期研究的原因完全不同:SPRK1剪接RNA的能力是使基因转化为蛋白质的重要​​步骤。他们先前表明SPRK1在结肠癌中被过度激活,并且他们开发了抑制酶的抑制剂。

但是回到1999年,在Fu发表论文首次描述该酶在RNA剪接中的作用后不久,希腊的一个研究小组注意到构成SPRK1底物(该酶所作用的蛋白质)的氨基酸构件的序列相似。和鱼精蛋白。傅思考了好多年,但没有研究精子发育的专业知识和工具。2015年,郭台铭博士正在接受博士后研究职位的采访,当时傅先生意识到,凭借郭台铭在生精方面的经验,他终于找到了合适的人选。

傅说:“我对兰涛说,让我们做别人没有做的事情。我有理论,而且你有专业知识。”“因此,我们借用了所需的设备,并充分利用了圣地亚哥加州大学在这里拥有的核心设施。

“而且,令人惊讶的是,我们尝试过的所有方法都支持我们的假设-SRPK1具有双重作用,一旦精子与卵子结合就将鱼精蛋白换成组蛋白。”

Fu认为,SPRK1最有可能在早期胚胎发生中起此作用,然后发展了剪接RNA的能力。通过这种方式,即使不再需要胚胎发生,SPRK1仍会保留下来。

Fu,Gou和他的研究小组接下来想要确定指示精子与母体基因组同步的信号。

傅说:“我们现在有很多新想法。”“而且我们对精子发生,受精和胚胎发生过程的每个步骤了解得越多,当系统因患有生殖问题的夫妇出现故障时,我们越有可能进行干预。”

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