精卵识别综述1

哺乳动物精卵识别【摘要】受精作用是亲代与子代相互连接的桥梁，子代通过受精作用从亲代获得遗传物质,保持了物种的延续。而在受精作用之前，精子与卵子的相互识别是非常作用的一个步骤。它的存在保证相同种属之间或亲缘较近的精子卵子发生特异性结合，而亲缘较远的种属的精子卵子则不发生精子卵子结合。透明带上的糖蛋白在精卵识别中起着重要作用。精卵识别的研究，是目前最为热门的研究领域之一。精卵识别的研究已经逐渐开始其重要的研究价值。【关键字】精卵识别，糖蛋白，研究利用，哺乳动物人和其他哺乳动物的受精作用之前，有一个非常重要的步骤，即精子卵子的识别作用，通过物理，化学，生物等试验领域的研究发现，精卵识别与透明带上的糖蛋白有关。所谓的糖蛋白就是由多肽链和糖类物质形成的，糖类物质和肽链通过糖苷键相互连接。其中蛋白质占据糖蛋白的大部分，也是其生理功能的主要体现者，而糖链对于维持糖蛋白的稳定据有重要的作用，抵抗蛋白酶的水解。精子进入卵子之前，第一道屏障是透明带，而透明带是一层多糖组成的结构。进一步对精子卵子受精作用研究发现，大部分透明带上存在着几种蛋白质，ZP1，ZP2，ZP3等，有些哺乳动物哺乳动物（例如猪）还存在着ZP4这种蛋白质，对小鼠的透明带进行分子水平上的深入研究发现，透明带的基本单位是一个由ZP2和ZP3连接形成一个特殊二聚体，进而透明带通过这种二聚体结构形成一个14纳米的纤维丝结构，而ZP1则把透明带纤维链相互连接起来，产生较为稳定三相结构，这样就形成了透明带的三维构象。而对透明带下（即卵周隙）研究，发现同种已发生顶体反应的精子和异种未发生顶体反应的精子直接与卵周隙发生顶体反应，而同种为发生顶体反应的精子则是先与透明带内表面附着，然后精子的细胞质和明带下存在着一个特殊的受体，它的存在使精子卵子识别具有重要的作用，特异性识别同种精子，排斥异种精子。科学家对小鼠精子卵子继续研究发现，这种特殊的受体极为ZP3。在小鼠的实验发现，ZP3能与未发生顶体反应的精子结合，并诱导精子头部发生顶体反应，因此ZP3也被成为第一精子受体。但是仅仅是ZP3的作用是不够的，ZP2与通过与精子蛋白酶发生作用，是的精子与卵子的连粘得以维持，保证受精作用的继续进行，所以ZP2被成为第二精子受体。而ZP1在精子卵子的结合的过程中起着连接的作用。猪，小鼠的受体种类，分子结构不同，含糖的组分都不大一样，但是却具有一定的同源性，发挥的具体作用差不多相同。相对于对卵子的透明带上的研究，在精子膜上的也找到与精卵识别有关的物质，如PH-20,P95,SP56.顶体素，受精素β,精子连粘素,甘露糖等糖基受体等物质。精子膜在精子的识别过程发挥着重要的功效，其作用机制可能有三个部分组成，精子膜糖基酶或凝集素反应，人精子头部膜表面一种50ku的半乳糖受体可能属于这种参与凝集反应凝集素；精子膜脂质流动性的改变；精子膜糖基受体诱导的信号传导机制。生物体的受精作用使得亲子代之间的遗传物质得以延续，而精子卵子的识别则是保证这个过程能快速而精确的进行，同种动物的精子卵子识别可以在短时间内完成，但是异种动物的精卵识别却经常发生误差，亲缘较远的动物，其精卵识别甚至不发生精卵识别，以至于他们之间的受精作用受阻或者根本不可能发生。相对于亲缘较远的动物，亲缘较近的动物，尤其是同一属间的物种，精子和卵子表面的糖蛋白及相关的受体蛋白可能部分相同相似，在这种的情况下，异源的精子卵子也可以完成精卵识别的过程，在完成精卵识别之后精子发生顶体反应，进入卵子细胞，从而完成受精作用。例如马可以与驴完成受精作用，产生后代，一个新的物种——骡。随着对精卵识别的研究的深入，研究成果已经被人们广泛的加以利用。科学家们队多种动物透明带表面的糖蛋白的分析，获取与合成该糖蛋白相关的DNA序列和氨基酸序列，在不久的将来，人们如果可以将纯化或经加工合成的糖蛋白对应的受体接种到异种动物的精卵细胞的膜表面上，诱发甚至提高精子和卵子相互识别的几率。对于培育新的遗传物种具有重要的指导意义。此外，生物技术的快速发展，使得人们已经可以在分子水平上利用转基因的方法高效率的培育出具有优良性状的杂交后代，其中的精子携带法就是一种对精卵识别机制的有效利用。在精子与卵子细胞特异性识别的基础上，利用细胞培养技术，将其他基因插入到精子的染色体上，通过精子与卵子的遗传物质融合，精子携带的外源DNA进入卵中，完成受精作用，产生具有优良性状的转基因动物。随着研究的深入，人们改变精子膜上部分蛋白物质，使得精子与卵子更加容易的融合，更有利于转基因动物的培育。在精卵识别的领域里，人们想到利用阻断精卵识别来避孕或者治疗不孕症。很多实验都证明，有些多糖具有抑制精子卵子相互识别的功能，如含量丰富的岩藻糖拥有强大的抑制作用，几乎能将精卵识别的过程完全抑制住，而一些多糖如蔗糖，则不具备抑制精卵识别的功能，所以科学家想通过研制富含岩藻糖的药物，合成一种更为安全的避孕药物。而在治疗不孕不育疾病中，我们可以通过对父亲和母亲的基因进行修饰，对精子表面的蛋白物质的基因和透明带表面的糖蛋白基因进行改造，提高精卵识别的机会，达到治疗一部分因为表面受体不符而造成不孕不育。总之，精卵识别是受精作用过程中一个非常重要的步骤，它保证了亲子代之间遗传物质的稳定性。而这个识别的作用与精子膜表面的蛋白物质和卵细胞表面的糖蛋白有关。研究精卵识别对于研究生物的生殖繁衍具有重大的价值。参考文献[1]丁之德.哺乳动物精子膜与精卵识别相关的研究进展[J].国外医学计划生育分册��[2]陈大元,杜森,孙青原,段崇文,邹贤刚,宋祥芬,庄大中,刘辉.带下−卵周隙.受精精卵识别机理的研究[J].科学通报第41卷19期,[3]张江兰.卵透明带精子受体蛋白的分子生物学研究现状及应用前景[J].生殖与避孕2卷48期.4-8.[4]冯伯森,胡莹.人及哺乳动物受精与糖蛋白的关系[J].生理科学进展[5]陈文颖.人及哺乳动物受精早期的糖类调节[J].国外医学计划生育分册[6]刘慧慧,李太武,苏秀榕.糖蛋白及其在动物精卵识别中的作用[J].海洋科学