石廬挺,江博文,劉國世,張 魯

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,北京 100193)

哺乳動物的受精是由單個精子和卵子融合構(gòu)建成合子的過程,是有性生殖動物個體發(fā)育的起點(diǎn)。對受精機(jī)制的研究推動了體外受精技術(shù)的發(fā)展,為數(shù)以百萬計(jì)的不孕不育患者提供了治療手段,也給以奶牛為首的家畜育種帶來革命性的變化。多精入卵導(dǎo)致的受精失敗或胚胎染色體倍性異常限制了體外胚胎生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提高,需要深入研究精卵識別的機(jī)制,為開發(fā)相應(yīng)的新型體外受精技術(shù)提供支持。

目前,對哺乳動物的受精過程有了較為清晰的認(rèn)識。首先,運(yùn)行到輸卵管壺腹部的獲能精子與卵丘卵母細(xì)胞復(fù)合體發(fā)生接觸,精子釋放頂體酶,使卵丘細(xì)胞層松散并暴露出透明帶。隨后,精子和卵子透明帶進(jìn)行特異性識別并使透明帶局部水解,精子穿過透明帶進(jìn)入卵周間隙,與卵細(xì)胞質(zhì)膜識別、結(jié)合與融合,精子的細(xì)胞核和部分細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入卵母細(xì)胞形成雄原核,此時卵子完成第二次減數(shù)分裂并釋放出第二極體,形成雌原核,雌雄原核相互靠攏并融合,形成受精卵,進(jìn)而開啟新個體的發(fā)育進(jìn)程[1]。正常條件下,只有一個精子和一個卵母細(xì)胞進(jìn)行特異性識別并融合,而多個精子進(jìn)入卵子會造成多精入卵現(xiàn)象,導(dǎo)致胚胎發(fā)育異常,進(jìn)而引起妊娠失敗。為了保證正常的受精,卵子在與第一個精子融合后激活,卵胞質(zhì)中鈣離子濃度以一定的頻率升高,隨后皮質(zhì)顆粒發(fā)生胞吐[1]。皮質(zhì)顆粒釋放內(nèi)容物進(jìn)入卵周間隙,從而使得卵子透明帶和質(zhì)膜上負(fù)責(zé)與精子識別的分子發(fā)生改變,進(jìn)而阻止其他精子與卵子的識別和融合,形成多精入卵的阻斷機(jī)制[2]。文章針對哺乳動物精卵識別和阻止多精入卵的機(jī)制進(jìn)行綜述,以期為提高哺乳動物體外受精效率提供新的策略。

1 哺乳動物精卵識別機(jī)制

1.1 精子與卵子透明帶蛋白識別的機(jī)制

1.1.1 卵子透明帶蛋白

哺乳動物的精子離開附睪時不能立即獲得使卵子受精的能力,Chang[3]和Austin[4]研究發(fā)現(xiàn),精子必須在雌性生殖道中運(yùn)行一段時間才能獲得使卵子受精的能力(稱為獲能)。獲能的精子發(fā)生頂體反應(yīng),暴露質(zhì)膜上的蛋白并釋放各種酶類,為后續(xù)穿過透明帶和細(xì)胞膜融合做好準(zhǔn)備[5]。哺乳動物精子和卵子的第一次特異性識別發(fā)生在卵子的透明帶(zona pellucida,ZP)上。目前發(fā)現(xiàn),透明帶是由3～4個糖蛋白亞基組成,即ZP1～ZP4[6]。不同物種的透明帶組成不同,小鼠的透明帶主要由mZP1、mZP2、mZP3以及結(jié)合透明帶整體結(jié)構(gòu)的輔助蛋白構(gòu)成,糖蛋白mZP2和mZP3(異二聚體)形成的重復(fù)纖維通過mZP1糖蛋白的二聚體連接在一起[7]。人的透明帶由hZP1、hZP2、hZP3和hZP4四種糖蛋白構(gòu)成,其中hZP2和hZP3為單體,hZP1為通過分子間二硫鍵連接的相同多肽的二聚體,而hZP4是通過非共價相互作用結(jié)合在一起的單體或二聚體[8- 9]。豬、牛和狗的透明帶含有ZP2、ZP3和ZP4,但缺乏ZP1[6],與小鼠和人卵母細(xì)胞透明帶蛋白構(gòu)成不同。通過Uniport數(shù)據(jù)庫查詢各蛋白的序列,目前鑒定出的各種動物ZP1～ZP4蛋白如表1～4所示,不同物種間ZP蛋白序列的相似度隨著種屬親緣關(guān)系遠(yuǎn)近而有所不同。其中,大鼠和小鼠ZP1蛋白序列相似度可高達(dá)87.28%,ZP2蛋白序列相似度為86.91%。獼猴和人類ZP2蛋白序列相似度可高達(dá)94.23%,ZP3蛋白序列相似度為93.63%。而牛和豬ZP4蛋白序列相似度為76.74%。不同物種透明帶蛋白的差異與精卵識別的特異性緊密相關(guān),對相關(guān)蛋白結(jié)構(gòu)的比較和解析將有助于理解ZP蛋白作用的機(jī)制。

表1 不同物種ZP1蛋白序列一致性比較

表2 不同物種ZP2蛋白序列一致性比較

表3 不同物種ZP3蛋白序列一致性比較

表4 不同物種ZP4蛋白序列一致性比較

1.1.2 透明帶蛋白功能

針對透明帶功能的研究表明,編碼透明帶糖蛋白基因的突變會影響其結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致雌性生育力低下或受精失敗。小鼠模型中,Zp1-/-的純合突變雌鼠產(chǎn)生的卵母細(xì)胞透明帶缺失,其與野生型雄鼠交配后受精失敗,無法獲得后代[10]。在人類中,缺乏ZP1的卵母細(xì)胞會因缺失透明帶導(dǎo)致雌性家族性不孕癥[11]。此外,對ZP2和ZP3功能的研究發(fā)現(xiàn),Zp2mut/mut或Zp3mut/mut的純合突變雌鼠產(chǎn)生的卵母細(xì)胞只能形成非常薄的透明帶或根本不形成透明帶,導(dǎo)致雌鼠不育,而Zp2+/mut和Zp3+/mut雙雜合突變雌鼠產(chǎn)生的卵母細(xì)胞在體內(nèi)或體外受精后均會發(fā)生多精入卵現(xiàn)象[12]。對于人類,有研究發(fā)現(xiàn)1名原發(fā)性不孕癥患者的ZP2和ZP3基因存在雜合突變,獲得的卵母細(xì)胞透明帶很薄或缺失[12]。同時,利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)讓小鼠卵子表達(dá)人的透明帶蛋白,發(fā)現(xiàn)只有含人的ZP2蛋白的小鼠卵才能與人的精子結(jié)合,目前認(rèn)為ZP2可通過精子對應(yīng)的受體識別,介導(dǎo)卵子透明帶與精子的結(jié)合[13-14]。研究發(fā)現(xiàn),ZP4對ZP3/ZP4復(fù)合體負(fù)責(zé)的豬精卵識別起關(guān)鍵作用,ZP3/ZP4也負(fù)責(zé)牛的精卵識別[15-17]。不同物種、不同類別的ZP蛋白在精卵識別中起關(guān)鍵作用,這種差異可能是形成物種間生殖隔離的重要機(jī)制,但該方面較深入的對比研究還較少。

1.1.3 精卵透明帶識別機(jī)制研究進(jìn)展

精子與透明帶的識別是一種受體-配體介導(dǎo)的事件,涉及卵子透明帶糖蛋白與精子表面蛋白的相互作用。最早鑒定的精子中能與透明帶結(jié)合的受體是β1,4-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶(B4galt1/GalTase)。B4galt1是一種跨膜蛋白,在精子發(fā)生過程中整合到質(zhì)膜上,與小鼠、豬和公牛的精子-透明帶結(jié)合有關(guān)[7]?；蚯贸囼?yàn)結(jié)果表明,B4galt1-/-的雄性小鼠產(chǎn)生的精子與ZP3結(jié)合引發(fā)頂體反應(yīng)的能力降低,但仍能與透明帶結(jié)合并使卵子受精[18-19]。頂體蛋白酶(acrosin,ACR)是另一種能與透明帶結(jié)合的精子蛋白,目前發(fā)現(xiàn)其存在于人和豬精子頂體表面,是精子穿過透明帶必不可少的蛋白[7]。使用CRISPR/Cas9系統(tǒng)生產(chǎn)Acr敲除的倉鼠,Acr-/-的雄性倉鼠精子不能穿過透明帶,表現(xiàn)出完全不育[20]。也有研究發(fā)現(xiàn),去整合素金屬蛋白酶(ADAMs)家族中有一些睪丸特異性表達(dá)的蛋白,其中ADAM1A是小鼠體內(nèi)ADAM1的一種亞型,在生精細(xì)胞中與ADAM2形成復(fù)合物,這種復(fù)合物能調(diào)節(jié)ADAM3在精子表面的表達(dá)水平。ADAM3是一種睪丸特異性蛋白質(zhì),Adam1a-/-和Adam2-/-公鼠的精子表面ADAM3水平降低,精子與卵子透明帶的黏附力下降,導(dǎo)致受精失敗[21-24]。此外,研究發(fā)現(xiàn)ZP3結(jié)合蛋白ZP3R(syn.sp56/AM67)在小鼠精子上表達(dá),在精子獲能期間,ZP3R從頂體基質(zhì)轉(zhuǎn)移到精子質(zhì)膜[25]。重組ZP3R預(yù)處理的卵母細(xì)胞與精子結(jié)合減弱,但Zp3r-/-的雄性小鼠仍具有生育能力[26-27]。在人類精子中,一種羰基還原酶(DCXR)具有與透明帶結(jié)合的能力。DCXR是附睪分泌的一種GPI錨定蛋白,位于頂體上方的精子質(zhì)膜內(nèi),在倉鼠、小鼠、牛和豬精子中表達(dá)[7]。在人類和倉鼠中DCXR抗體處理的精子與透明帶的結(jié)合能力降低,但小鼠則沒有此現(xiàn)象[28-30]。也有研究發(fā)現(xiàn),人精子CRISP1(hCRISP1)能與ZP3發(fā)生特異性相互作用,參與精子與卵子透明帶的結(jié)合。而用hCRISP1多克隆抗體預(yù)處理,用獲能的人類精子與表達(dá)人透明帶蛋白的小鼠卵子共孵育,結(jié)果表明,hCRISP1抗體處理降低了卵子透明帶結(jié)合的精子數(shù)量[31]。而在豬和牛等大動物模型中已發(fā)現(xiàn)多種精子候選蛋白,比如上述中的B4galt1、ACR、ZP3R、DCXR等,可能與卵子透明帶結(jié)合[7]。也有幾種蛋白,目前只在豬和牛的精子中表達(dá),起到與透明帶識別的作用,對Spermadhesins蛋白( AWN、 AQN1和AQN3)的研究較多,在精子的膜上表達(dá),與透明帶蛋白的Galβ(1-3)-GalNAc和Ga1β(1-4)-GlcNAc結(jié)構(gòu)進(jìn)行識別[32- 33]。AWN和AQN與另一種精漿蛋白DQH/BSP1/pB1形成復(fù)合物,并與精子表面結(jié)合[34]。但目前,這些蛋白與透明帶進(jìn)行識別的詳細(xì)過程還未有深入的研究,缺乏基因過表達(dá)或敲除的動物模型。由于精子識別和穿透卵子透明帶的過程不是單一的識別行為,涉及多步驟多蛋白的相互作用,需要系統(tǒng)的研究。

1.2 精子與卵子質(zhì)膜蛋白識別的機(jī)制

精子穿過透明帶后進(jìn)入卵周間隙,與卵子質(zhì)膜識別并融合,構(gòu)成了第二道精卵特異性識別系統(tǒng)。在過去幾十年的研究中,發(fā)現(xiàn)幾種蛋白質(zhì)在精子-卵子質(zhì)膜相互識別中起關(guān)鍵作用。一種富含半胱氨酸的分泌蛋白(cysteine-rich secretory protein,CRISP1)最初定位于大鼠精子頭部的背側(cè)區(qū)域,頂體反應(yīng)后遷移到赤道段,參與透明帶結(jié)合和卵膜融合;另一種同源蛋白CRISP2(TPX1)也參與精子-卵子融合,在受精的各個步驟中與CRISP1具有協(xié)同作用[35-36]。在精卵結(jié)合過程中,精子的CRISP1和CRISP2結(jié)合到卵子的融合結(jié)構(gòu)上,CRISP1和CRISP2的抗體可以有效抑制受精過程,但CRISP1敲除公鼠仍可育,說明其不是受精所必需的[37- 38]。同時,有研究發(fā)現(xiàn)CRISP1在豬附睪中表達(dá),而CRISP2存在于睪丸組織,但尚不清楚CRISP蛋白在豬精子中的定位[39]。而另一項(xiàng)研究證實(shí)精子IZUMO1蛋白是精卵膜識別所必需的[40]。IZUMO是免疫球蛋白超家族(IgSF)的成員,通過對小鼠精子的研究發(fā)現(xiàn),其起初在頂體的內(nèi)外膜上表達(dá),頂體反應(yīng)后沿著精子表面重新分布,主要定位在精卵結(jié)合的赤道部分,在添加單克隆抗體OBF13后顯示出對受精的強(qiáng)烈抑制作用[40-41]。利用敲除小鼠模型研究發(fā)現(xiàn),Izumo1-/-雄性小鼠不育,但其精子形態(tài)正常且能夠發(fā)生頂體反應(yīng),Izumo1-/-小鼠精子可以結(jié)合并穿過透明帶,但不能與卵細(xì)胞膜融合[40]。隨后,多項(xiàng)研究證實(shí)了IZUMO在豬、牛、羊和人等精子上的表達(dá)[42-45],但I(xiàn)ZUMO在精卵識別中的具體作用和物種差異性等方面仍需深入的研究。

近幾年研究人員致力于尋找能與精子IZUMO識別的卵母細(xì)胞蛋白。其中,CD9是一種在卵子上表達(dá)的四重跨膜結(jié)構(gòu)域蛋白,Cd9基因敲除的雌性小鼠的繁殖能力極顯著下降,體外受精時精卵融合缺陷[46-47]。直至2014年,研究人員利用IZUMO制作的探針,在卵子上鑒定出一種葉酸受體類的糖基磷脂酰肌醇(GPI)錨定蛋白JUNO(也稱為IZUMO1R)[48]。敲除小鼠JUNO后,Juno-/-小鼠的卵子不能與發(fā)生頂體反應(yīng)的精子結(jié)合或融合,從而造成雌性小鼠不孕[48]。后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn),IZUMO1和JUNO在哺乳動物中具有保守性,并已證明參與人類精卵識別和多精入卵的調(diào)控過程[44, 49-52]。查詢Uniport數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)(見表5～7),人類和鼠的IZUMO1和Juno序列一致性均較低,而CD9的序列在不同物種間的差異則較小,這些蛋白的序列與其功能存在關(guān)聯(lián)性,提示精卵膜識別機(jī)制在不同物種間的特異性。

表5 不同物種IZUMO1蛋白序列一致性比較

表6 不同物種JUNO蛋白序列一致性比較

表7 不同物種CD9蛋白序列一致性比較

2 哺乳動物阻止多精入卵的分子機(jī)制

有性生殖動物在繁殖過程中需要一個精子和一個卵子的遺傳物質(zhì)結(jié)合,形成新的合子,從而開啟新個體的發(fā)育和生長過程。哺乳動物是單精受精動物,一個精子與卵子結(jié)合是保證胚胎正常發(fā)育的前提,而一個以上的精子同時進(jìn)入卵子并與之融合則形成多精入卵,多精入卵會導(dǎo)致多倍體合子的產(chǎn)生,早期胚胎發(fā)育發(fā)生異常[53]。因此,哺乳動物卵母細(xì)胞為了保證正常的受精,在與第一個精子融合后激活,卵子細(xì)胞質(zhì)中鈣離子濃度以一定的頻率升高,進(jìn)而引發(fā)皮質(zhì)顆粒發(fā)生胞吐[1]。皮質(zhì)顆粒釋放內(nèi)容物進(jìn)入卵周間隙,從而使得卵子透明帶和質(zhì)膜上負(fù)責(zé)與精子識別的分子構(gòu)象發(fā)生改變,進(jìn)而阻止其他精子與卵母細(xì)胞融合,形成多精入卵的阻斷機(jī)制[2]。

2.1 皮質(zhì)反應(yīng)的研究進(jìn)展

哺乳動物阻止多精入卵的關(guān)鍵是皮質(zhì)反應(yīng)。皮質(zhì)顆粒在發(fā)育早期由高爾基體衍生,在卵母細(xì)胞成熟過程中,依賴肌動蛋白逐漸向外周轉(zhuǎn)移[54]。在排卵期卵中,皮質(zhì)顆粒密集排列在卵母細(xì)胞皮質(zhì)下方[55]。目前認(rèn)為精子誘導(dǎo)的卵子內(nèi)鈣離子變化是皮質(zhì)顆粒遷移的關(guān)鍵調(diào)控信號。當(dāng)精子穿透卵母細(xì)胞后,釋放磷脂酶C(PLCzeta)分子,其水解磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)產(chǎn)生三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DG)兩個第二信使,其中IP3激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的受體,使得Ca2+大量釋放,并以一定的頻率反復(fù)發(fā)生形成鈣振蕩[1]。鈣振蕩通過Ca2+依賴蛋白的作用,促進(jìn)細(xì)胞骨架相關(guān)蛋白如肌動蛋白、絲狀肌動蛋白、肉豆蔻酰化富丙氨酸C激酶底物(MARCKS)的重組,進(jìn)而引發(fā)皮質(zhì)顆粒胞吐,將其內(nèi)含物如水解酶、蛋白酶、糖苷酶和交聯(lián)酶等釋放至卵黃周隙,這一過程稱為皮質(zhì)反應(yīng)[37,56-58]。研究表明,Plcz1缺失的小鼠精子不能引起卵子鈣振蕩,導(dǎo)致釋放的皮質(zhì)顆粒數(shù)目減少,ZP2裂解延遲,透明帶阻斷受到影響[59-60]。同時,缺乏Plcz1的精子結(jié)合的卵子質(zhì)膜阻斷的能力降低[60]。皮質(zhì)反應(yīng)所釋放的酶類使得卵子透明帶蛋白發(fā)生修飾,阻止其他精子進(jìn)入,稱為透明帶反應(yīng)[37, 55]。同時,皮質(zhì)反應(yīng)所釋放的另一些酶作用于卵子質(zhì)膜上的蛋白,進(jìn)而在卵子質(zhì)膜上形成阻止多精入卵的分子屏障,稱為卵黃膜反應(yīng)[37, 55]。卵子內(nèi)皮質(zhì)顆粒研究還較為缺乏,需要借助敲除小鼠和大動物模型結(jié)合人類輔助生殖臨床數(shù)據(jù),解析皮質(zhì)顆粒發(fā)生機(jī)制、遷移模式,以及鈣振蕩調(diào)控皮質(zhì)顆粒的遷移、融合和釋放等的分子調(diào)控機(jī)制等。

2.2 透明帶反應(yīng)的研究進(jìn)展

哺乳動物在受精時,精子需要與卵子ZP蛋白進(jìn)行識別,皮質(zhì)顆粒胞吐釋放的酶ZP蛋白的分子構(gòu)象發(fā)生改變。而目前發(fā)現(xiàn),一種由卵母細(xì)胞Astl基因編碼的特異性膜金屬蛋白酶Ovastacin負(fù)責(zé)水解ZP蛋白[54]。敲除小鼠模型中,缺失Ovastacin的雌性小鼠卵子的ZP2在受精后依舊保持完整,精子甚至與二細(xì)胞期胚胎結(jié)合,說明了皮質(zhì)顆粒蛋白Ovastacin對于阻止多精入卵的重要性[54]。此外,皮質(zhì)顆粒胞吐釋放的酶類使ZP硬化,后續(xù)的精子不能與卵子ZP識別和結(jié)合。未成熟卵子和受精卵的透明帶比準(zhǔn)備受精的MⅡ卵硬3～4倍[61-62]。受精后只有一小部分的ZP2分子被水解,當(dāng)大約16%的ZP2被水解時,可以觀察到哺乳動物的透明帶完全硬化[63]。研究發(fā)現(xiàn),肝臟分離的fetuin-B蛋白能夠抑制皮質(zhì)顆粒釋放Ovastacin,防止透明帶提前硬化,保證正常受精的進(jìn)行[64]。此外,研究發(fā)現(xiàn),谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶2(transglutaminase 2,Tgm2)在卵子皮層下大量積累,受精后Tgm2蛋白結(jié)合并交聯(lián)ZP3,從而改變透明帶的硬化程度,以防止多精入卵和多倍體胚胎形成[65]。也有一種觀點(diǎn)認(rèn)為,ZP3蛋白上的O-聚糖充當(dāng)精子頭部表面受體的配體,受精后皮質(zhì)顆粒釋放糖苷酶,去除O-聚糖并導(dǎo)致游離精子無法被識別后進(jìn)入[66],但目前缺乏基因敲除動物證據(jù)支持。最近有研究報道了鋅離子的釋放在透明帶硬化以防止多精入卵的過程中發(fā)揮重要作用[67]。精卵融合后的鈣振蕩誘導(dǎo)鋅離子被釋放到細(xì)胞外環(huán)境,導(dǎo)致受精卵總鋅濃度的降低,鋅離子會降低局部精子的向前運(yùn)動能力,從而進(jìn)一步減少到達(dá)卵子的精子數(shù)量[68]。在小鼠透明帶硬化過程中加入鋅離子,可導(dǎo)致多精入卵[68]。鋅離子還可通過穩(wěn)定糖蛋白鏈和細(xì)胞外基質(zhì)的纖維成分來改變透明帶的結(jié)構(gòu),進(jìn)而使得透明帶硬化,減少了能夠結(jié)合并到達(dá)受精卵的精子數(shù)量[69]。

2.3 卵黃膜反應(yīng)的機(jī)制

哺乳動物卵子受精過程中,精子需要與卵子質(zhì)膜進(jìn)行識別、黏附和融合等多個步驟,尚不清楚卵質(zhì)膜阻止多精入卵是在哪個階段起作用。目前已知小鼠和人的卵子質(zhì)膜上與精子IZUMO1相互識別的蛋白是JUNO,其在阻止多精入卵中發(fā)揮著重要作用[48-50]。在精卵膜融合后,卵子質(zhì)膜上JUNO從膜上釋放下來,精子結(jié)合位點(diǎn)被清除, JUNO在卵周隙中結(jié)合精子,進(jìn)而阻止游離精子與卵子質(zhì)膜發(fā)生識別[48]。此外還發(fā)現(xiàn),小鼠卵子卵胞漿內(nèi)單精子注射(ICSI)或進(jìn)行孤雌激活時,由于缺少配子識別過程, JUNO不會從卵子表面移除,仍然可以和更多的精子結(jié)合[48]。研究也發(fā)現(xiàn),接受輔助生殖治療的女性,JUNO基因(IZUMO1R)突變導(dǎo)致人卵子多精入卵嚴(yán)重,早期胚胎發(fā)育失敗[70]。但尚不清楚卵子和精子融合后,何種蛋白能分解JUNO,使其脫離卵黃膜,以及皮質(zhì)顆粒內(nèi)容物是否參與此過程?？梢酝茰y,皮質(zhì)反應(yīng)發(fā)生后,皮質(zhì)顆粒釋放的某些分子作用于錨定在卵質(zhì)膜的JUNO,阻止額外精子與卵子的識別和融合。

3 小結(jié)與展望

哺乳動物卵子受精過程受到多重分子機(jī)制的精準(zhǔn)調(diào)控,保證一個精子和一個卵子的遺傳物質(zhì)結(jié)合,從而恢復(fù)正常的染色體數(shù)量,是胚胎正常發(fā)育的基礎(chǔ)。精子與卵子識別和融合后引發(fā)卵子的鈣振蕩和皮質(zhì)顆粒釋放,從而引發(fā)透明帶反應(yīng)和卵黃膜反應(yīng),起到阻止額外精子進(jìn)入的作用。目前,大部分關(guān)于精卵識別機(jī)制的試驗(yàn)是以小鼠為模型,結(jié)合人類臨床病例,鑒定出精子的IZUMO,卵子的透明帶ZP和質(zhì)膜JUNO蛋白在精卵特異性識別中起關(guān)鍵作用,而且在受精后皮質(zhì)顆粒釋放的Ovastacin等酶類可以作用于這些蛋白,阻止額外精子的識別和進(jìn)入。但尚不清楚精子中與ZP特異識別的蛋白,也未發(fā)現(xiàn)哪些蛋白能使JUNO脫離,需要在未來的研究中重視非實(shí)驗(yàn)動物的相關(guān)研究。

生殖障礙已發(fā)展為世界性的公共健康問題,在我國約有1/6的夫婦面臨著不孕癥的困擾,越來越多的不孕夫婦需要借助輔助生殖治療來獲得臨床妊娠,最終達(dá)到生育健康嬰兒的目的[71]。此外,隨著豬在人類醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和人類疾病模型研究中的應(yīng)用,豬體外胚胎工程技術(shù)的需求增大,但由于多精入卵率高,使得豬體外胚胎的發(fā)育率低。因此,解析哺乳動物受精及阻止多精入卵的分子機(jī)制,對治療人類不孕不育和動物的體外胚胎生產(chǎn)至關(guān)重要。本文對哺乳動物精卵識別及阻止多精入卵的分子機(jī)制研究進(jìn)展的分析,可以為改進(jìn)人類和家畜的體外受精技術(shù),以及開發(fā)非激素類避孕藥物提供新思路。