AlphaFold刷新对受精的认知！《细胞》：前所未见的精子蛋白，让受精得以成功

▎药明康德内容团队编辑  

包括人类在内，绝大多数的生命都起源于精子与卵子的一次完美“碰撞”，当两者结合后，受精卵会启动各项指令，开始进行分裂增殖、分化，最后形成完整的生命个体。尽管受精这一事件对生命和生殖过程至关重要，但其中仍然存在众多的分子谜团。

在精子与卵子结合时，众多细胞表面的蛋白质会发生复杂的相互作用，然而在过去的研究中，科学家只发现了两种蛋白的相互作用关系，一种是精子表面的Izumo1蛋白，另一种是卵子表面的Juno蛋白，它们会直接结合并促进受精过程的完成。

当研究者去除精子的Izumo1蛋白后，精子看起来仍然具有活力，但却再也无法与卵子结合。后续，还有研究发现精子在丢失Spaca6之后，与Izumo1缺失时的结果很相似，也无法完成受精。不过，这些发现仍然只占据了受精机制的冰山一角。

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想要研究受精过程的蛋白质相互作用，最大的难题在于这些作用存在时间短、作用力弱，并且会涉及脂膜内的蛋白，因此常规生化方法难以捕捉这些细节。但随着AlphaFold的横空出世，人类可以借助人工智能来帮助预测蛋白结构以及蛋白与蛋白之间的相互作用，这也让研究受精过程有了全新的帮手。

本周，《细胞》杂志的一项新研究就借助AlphaFold揭示了从未发现过的精子表面特殊蛋白，这些蛋白不仅会自身相互作用，后续还能进一步与卵子表面蛋白结合。就像打造了一把合适的钥匙，这些蛋白开启了受精的过程，也刷新了人类对受精的认知。

根据过去遗传学所累积的信息，已经有许多基因被认为在受精中发挥了重要作用。而新研究使用了专注于蛋白复合物的AlphaFold Multimer来对这些基因序列进行预测分析。研究团队首先聚焦了精子表面的蛋白，根据AlphaFold给出的结果和初步筛选，作者发现之前已经找到的Izumo1和Spaca6共同出现在了列表中，这一点并不意外。

然而AlphaFold给出了科学家之前完全没有注意到的细节：不仅只是Izumo1和Spaca6两者之间会发生相互作用，这个过程还有第三个参与者——全新发现的Tmem81蛋白，它们会一同形成蛋白三聚体结构。今年4月，来自卡罗林斯卡医学院的研究团队也曾借助AlphaFold获得了这一结构，并且他们进行的程序分析显示，该三聚体蛋白可以与卵子的Juno和CD9蛋白结合形成更大的化合物。

而在《细胞》的最新研究中，由奥地利分子病理学研究所 (IMP) Andrea Pauli博士领导的团队，进一步推动了该发现。他们在斑马鱼和小鼠的精子中敲除了Tmem8基因，这些精子的体积大小、活力程度与健康精子无异，也可以主动游向卵子，但在抵达卵子附近之后却始终无法结合固定。