Cell：揭示精子和卵細胞基因組整合的機制

　　精子進入卵子，胚胎發育，最后嬰兒出生。那么母親的半基因組是如何與父親的半基因組融合形成一個新的人類基因組的呢？事實證明，對于受精過程中這些相對短暫但卻至關重要的初始階段，研究人員并不是很了解。

　　加州大學圣地亞哥醫學院的研究人員發現，SPRK1酶在解開精子基因組、剔除特殊包裝蛋白、打開父方DNA并進行重大重組方面邁出了第一步--所有這一切都在幾小時內完成。

　　這項研究發表在2020年3月12日的《Cell》雜志上。

圖片來源：Cell

　　"在這項研究中，我們只是對回答生命起源的基本問題感興趣，"加州大學圣地亞哥分校醫學院細胞和分子醫學系的資深作者Fu Xiangdong博士說。"但在這個過程中，我們發現了一個步驟，可能會對一些人造成障礙，導致一對夫婦的生育困難。現在我們知道SPRK1在這里起作用，它在不孕中的潛在作用可以進一步探索。"

　　精子比人體正常細胞小20倍。雖然精子攜帶的遺傳物質只有普通細胞的一半，但它需要以一種特殊的方式折疊和包裝以適應環境。一種自然的方式是用另一種叫做"精蛋白"的蛋白質取代組蛋白--一種纏繞著DNA的蛋白質，就像項鏈上的珠子。

　　但Fu的團隊長期以來研究SPRK1的原因則完全不同：因為它剪切RNA的能力，這是將基因翻譯成蛋白質的重要一步。他們之前發現SPRK1在結腸癌中被過度激活，他們開發了抑制這種酶的抑制劑。

　　但早在1999年，Fu發表了一篇論文，首次描述了這種酶在RNA剪接中的作用，之后不久，希臘的一個研究小組就發現了構成SPRK1底物(這種酶作用的蛋白質)和魚精蛋白的氨基酸構建塊序列的相似性。Fu想了好幾年，但沒有研究精子發育的專業知識和工具。2015年，Gou Lan-Tao博士在面試博士后研究員職位時，Fu意識到，憑借Gou Lan-Tao在精子發生方面的經驗，也許可以揭開他想要的答案。

　　"我對Gou Lan-Tao說，讓我們做別人沒做的事。我有自己的理論，你有自己的專長。所以我們借用了我們需要的設備，利用了我們在加州大學圣地亞哥分校的核心設施。令人驚訝的是，我們所嘗試的一切都支持了我們的假設--SRPK1有著雙重功能，一旦精子和卵子相遇，就會用組蛋白替換精蛋白。"

　　根據Fu的說法，SPRK1很可能在胚胎發生的早期就開始扮演這一角色，然后進化出了拼接RNA的能力。通過這種方式，即使在胚胎發育不再需要SPRK1的時候，它也能存活下來。

　　Fu、Gou和他們的團隊下一步想要確定指示精子與母體基因組同步的信號。

　　"我們現在有很多新想法，"Fu說。"我們對精子形成、受精和胚胎形成過程中的每一步了解得越透徹，我們就越有可能在生殖系統出現故障時對有生殖問題的夫婦進行干預。"