Передавая генетическую информацию следующему поколению и знаменуя начало новой жизни, встреча женских и мужских гамет при оплодотворении является одним из самых фундаментальных процессов в биологии. Хотя яйцеклетка и сперматозоиды были впервые обнаружены много веков назад, остается неизвестным, как сперматозоиды распознают оболочку яйца и проникают в нее.Используя рентгеновские кристаллографические данные, собранные в Европейском центре синхротронного излучения (ESRF), исследовательская группа Луки Джовина из Каролинского института впервые визуализировала взаимодействующие со спермой области двух белков оболочки яйца, ZP2 у млекопитающих (включая человека) и VERL у морских моллюсков. морское ушко (классическая модельная система оплодотворения беспозвоночных).
Обе эти молекулы содержат повторяющиеся последовательности, которые играют ключевую роль в распознавании гамет.«Считается, что млекопитающие и моллюски разделены 600 миллионами лет эволюции, и их рецепторные белки сперматозоидов почти полностью различаются по последовательности. Однако сравнение структур убедительно демонстрирует, что повторы ZP2 и VERL имеют общую трехмерную архитектуру», — говорит Лука.
Йовин, профессор структурной биологии кафедры биологических наук и питания и Центра инновационной медицины Каролинского института.Впоследствии исследовательская группа определила кристаллические структуры различных повторов VERL, связанных с лизином, белком-аналогом VERL на сперматозоидах морского ушка. Это дало беспрецедентное представление о том, как гаметы узнают друг друга в зависимости от вида в начале оплодотворения.
"Морское ушко было нашей системой выбора для этого исследования, так как это один из немногих организмов, у которых известны родственные белки яичной оболочки и сперматозоидов. Более того, различные виды морских ушек нерестятся в открытом море, но, несмотря на перекрывающиеся места обитания и сезоны размножения, гибриды случаются редко », — говорит профессор Джовин.Структуры комплекса VERL-лизин также предполагают, как лизин открывает отверстие в оболочке яйца, позволяя сперматозоиду проникать в яйцеклетку.«Распознавание гамет впервые сравнили с механизмом« замок и ключ »более ста лет назад.
Наше исследование представляет собой первый пример того, как это достигается в самом начале оплодотворения», — заключает Лука Йовин.
