在精子与卵子发生受精后，SPRK1酶立即开始解开精子基因组的第一步，剔除一种特殊的包装蛋白质，称为鱼精蛋白，打开父亲的 DNA，并允许进行重大的重组——所有这一切都在几个小时内完成。
图片来源: Lan-Tao Gou
精子进入卵子，胚胎发育，最后婴儿出生。但是让我们退一步想一想，母亲的半基因组是如何与父亲的半基因组融合形成一个新的人类基因组的?事实证明，对于受精过程中这些相对短暂但却至关重要的初始阶段，研究人员并不是很了解。
加利福尼亚大学圣地亚哥分校医学院的研究人员发现，SPRK1酶是解开精子基因组的第一步，它剔除了一种特殊的包装蛋白质，打开了父亲的 DNA，并允许进行重大重组——所有这一切都发生在几个小时之内。
这项研究发表在2020年3月12日的《Cell》杂志上。
加州大学圣迭戈分校医学院细胞与分子医学系杰出教授Xiang-Dong Fu博士说: “在这项研究中，我们只是对回答一个关于生命起源的基本问题感兴趣。但是在这个过程中，我们发现了一个步骤，这一步骤对某些人来说可能会发生故障，从而导致夫妻难以怀孕。”。 现在我们知道 SPRK1在这里发挥了作用，它在不孕症中的潜在作用可以进一步探索。”
精子可以比身体中的正常细胞小20倍。 虽然精子携带的遗传物质只有普通细胞的一半，但是它需要以一种特殊的方式被折叠和包装以适应。 自然界做到这一点的一种方式是，用一种称为鱼精蛋白的蛋白质替换组蛋白(DNA缠绕在组蛋白上，组蛋白就像项链上的珠子)。
Fu的研究小组长期以来一直在研究 SPRK1，但是原因完全不同: 它具有剪接 RNA 的能力，这是将基因翻译成蛋白质的重要一步。他们之前发现SPRK1在结肠癌中被过度激活，他们开发了抑制这种酶的抑制剂。
早在1999年，Fu 发表了一篇论文，首次描述了这种酶在 RNA 剪接中的作用，之后不久，希腊的一个研究小组注意到，SPRK1底物(这种酶赖以发挥作用的蛋白质)和鱼精蛋白的氨基酸组成序列有相似之处。 Fu思考了很多年，但是没有研究精子发育的专业知识和工具。 2015年，Lan-Tao Gou博士在应聘博士后时，Fu意识到凭借Gou在精子发生的研究经验，他终于找到了合适的人选。
“我对Lan-Tao说，我们做点别人没做过的事吧。 我有一套理论，你有专业知识，”Fu表示。“因此，我们借来了所需的设备，并利用加州大学圣地亚哥分校的核心设施。
“令人惊讶的是，我们尝试的所有方法都支持我们的假设——SRPK1过着双重生活，一旦精子遇到卵子，它就会用鱼精蛋白替换组蛋白。”
根据 Fu 的说法，SPRK1最有可能开始在胚胎发育早期发挥这种作用，然后进化出剪接 RNA 的能力。 通过这种方式，SPRK1即使在胚胎发育不再需要它的时候，它也能存活下来。
Fu、Gou和他的团队下一步想要确定指导精子与母体基因组同步的信号。
“我们现在有很多新想法，”Fu说。“我们对精子发生、受精和胚胎发生过程中的每一步了解得越多，我们就越有可能在生殖系统出现故障时对有生殖问题的夫妇进行干预。”
文献来源:
Lan-Tao Gou et al, Initiation of Parental Genome Reprogramming in Fertilized Oocyte by Splicing Kinase SRPK1-Catalyzed Protamine Phosphorylation, Cell (2020). DOI: 10.1016/j.cell.2020.02.020
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30164-1
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