Cell：ZP2切割通過調節卵子外被結構阻斷多精入卵

2024年3月14日，來自瑞典卡羅林斯卡研究所Luca Jovine課題組在學術期刊《細胞》發表了標題為“ZP2 cleavage blocks polyspermy by modulating the architecture of the egg coat.”的研究成果，發現ZP2切割通過調節卵子外被結構阻斷多精入卵。

研究人員表示，單個精子使卵子受精后，卵子外被或透明帶（ZP）硬化，多精入卵不可逆轉地受阻。這些事件與糖蛋白ZP2的N端區（NTR）切割有關，ZP2是ZP絲的一個主要亞基。ZP2的加工被認為會使精子與ZP的結合失活，但其分子后果以及與ZP硬化的聯系尚不清楚。

研究模式圖

哺乳動物的受精始于精子附著在卵外被（egg coat，在哺乳動物中也被稱為透明帶）上，卵外被是精子必須穿透才能與卵子融合的絲狀細胞外包膜，卵子被精子受精后，周圍的卵外被會收緊，機械地阻止其他精子進入，這一個過程涉及一種名為ZP2的蛋白的切割。該研究詳細繪制了ZP2的結構和功能，解釋了卵外被相關蛋白的突變如何導致女性不孕，這一發現還有助于新型避孕方法的開發。

生化和結構研究表明，ZP2的切割會引發其寡聚化。此外，原生脊椎動物卵子外被絲的結構與人類ZP聚合物的AlphaFold預測相結合，揭示了由I型（ZP3）和II型（ZP1/ZP2/ZP4）成分組成的兩條原絲交錯成左旋雙螺旋，II型亞基的NTR從該雙螺旋中突出。這些數據共同表明，已切割的ZP2 NTR的低聚作用廣泛交聯了ZP絲，使卵子外被僵化，精子無法穿透卵子外被。

進一步研究顯示，ZP2-N1的缺失并不影響精子的結合，但會導致小鼠卵外被的半硬化和生育能力降低。由此揭示了與卵外被相關的女性不孕癥—編碼卵外被蛋白的基因突變會導致女性不孕，這有助于指導越來越多的此類不孕突變的發現。

文章來源：

Shunsuke Nishio, Chihiro Emori et al,ZP2 cleavage blocks polyspermy by modulating the architecture of the egg coat. DOI: 10.1016/j.cell.2024.02.013