首个真核细胞全蛋白组研究完成

　　

生物通报道：11月12日《Nature Genetics》一篇文章，对黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）精子的381种蛋白做了描述。此次研究标志着首次对高等真核细胞的“全细胞” 蛋白组分特征进行研究。

这种“蛋白组”包含精子生存和发挥特定功能所需的所有蛋白，研究人员利用这些信息寻找一些精子相对于其它精子成功率更高的原因。

几乎有一半的果蝇精子蛋白组的蛋白基因，在人类和小鼠精子中都是相应的。因此果蝇成为研究哺乳动物雄性不育的一个优势模型。

将果蝇精子蛋白组和其它物种精子蛋白组进行对比，有助于找到进化线索和精子蛋白组的核心——精子进行有性繁殖所需的最基本成分。弄清这些也有助于研究性别本身的起源。

研究小组负责人、英国巴斯大学（University of Bath ）Tim Karr 博士说：“这是首次对精子蛋白组进行整理，为我们回答一些生物学最基本的问题投注了一道曙光。”

“震惊的是我们对精子了解的太少了，这也可能是我们不了解性别、不理会性别进化的原因。在我们对精子蛋白组进行整理之前，我们只知道很小一部分黑腹果蝇精子蛋白。对比不同物种精子蛋白组的结构和成分，有助于研究精子的起源和进化。现在我们知道至少有381种蛋白，这比我们一开始时知道的要高出50多倍。现在我们已经对它们进行了鉴定，还要研究它们的功能。”

蛋白的功能非常广泛，从组成结构成分到催化化学反应等，因此弄清精子中的蛋白是研究蛋白功能的崭新一步。

研究涉及到提纯果蝇精子和设计研究精子蛋白成分的方法。先前评估精子蛋白成分主要是通过特殊凝胶分析技术，计算凝胶中的蛋白条带总数。但是这种方法只能得到精子中蛋白总数，而不能对特定蛋白进行分析。

研究合作者、巴斯大学Steve Dorus 博士说：“精子蛋白组为研究精子运动、受精甚至是早期胚胎发育所需的关键功能蛋白铺平了道路。”“这可能是研究受精的一个有力工具，因为在果蝇模式生物中确立了更多的靶标。进一步说，对不同物种蛋白有一个全面了解，有助于揭开自然选择在精子进化中的作用。我们关注‘核心’精子蛋白组——精子最基本的成分，不仅有助于研究精子起源，也帮助我们弄清性别本身的进化。”

这项研究也有助于研究精子竞争——某些精子更容易到达卵子使卵子受精。Karr 说：“精子竞争问题已经困扰科学家多年。”破译这个问题，有助于治疗精子无能。

随着许多研究都开始认识到精子的重要地位，这些发现无啻于雪中送炭。研究人员认识到，精子不仅为新生命提供DNA，其所携带的RNA和蛋白也直接影响受精和胚胎发育。

利物浦大学Geoff Parker博士说文章作者通过鉴别黑腹果蝇蛋白组中包括线粒体、代谢和细胞骨架蛋白在内的381个蛋白，从分子水平上对精子的形成和功能进行分析，结果显著。 “他们的工作与现在进行激烈的关于‘精子特征的进化基础’争论莫大相关。也许可以应用于哺乳动物精子功能研究。黑腹果蝇精子蛋白与小鼠精子基因丝附属结构（axoneme accessory structure，生物通编者译）本质上有同源性。”

芝加哥大学遗传和进化博士Manyuan Long说：“这是研究雄性特异蛋白基因组分布的一个里程碑，我对于他们的成就和成功表示惊叹。”研究受到英国皇家学会、英国国家科学基金会、英国生物技术与生物科学研究委员会等资助。（生物通记者 子元）