里程碑！西湖大教团队解密精子活化开关的三维布局

每小我私家的生命都始于精子和卵子的联合—受精。受精历程是极为底子的生命历程，是全部高等生物有性生殖生殖子女的第一步。它包罗几个要害的步调：精子的活化，精子与卵子的辨认，精子与卵子的膜融合。在人类中，受精历程中的缺陷会导致不孕不育症。依据WHO统计，这是一个影响环球多达1.86亿人的环球大众卫生题目。随着人们生存方法的转变，不孕不育的题目出现加剧的趋向，2019年中国的不孕不育率高达16.4％。只管帮助生殖技能得到了遍及的应用，而且该技能得到了2010年诺贝尔生理学或医学奖，人们对付受精历程的机理研究还不敷深入，该范畴仍存在许多亟待办理的生物学题目。

CatSper（The cation channel of sperm）是一种特异漫衍在精子上的阳离子通道复合物，介导钙离子进入精子，在受精历程中对付精子活化和精子趋化性历程发挥要害作用。CatSper与经典的电压门控钙离子通道在很多方面有着明显区别，是现在已知的组分最庞大的离子通道，已判定的亚基就有10个（CATSPER1-4, β, γ, δ, ε, ζ, EFCAB9）。在小鼠模子中，CatSper的失活会导致精子活动特别和雄性不育。在许多男性不育的病人当中检测到CatSper表达量的明显低落，而CATSPER2的突变领会导致弱精症。因而，CatSper一向以来成为了治疗男性不育以及开辟新型非激素类避孕药的紧张靶点，剖析其高辨别率三维布局具有紧张的科学和应用意义。

2021年7月5日，西湖大门生命科学学院吴建平团队在Nature在线颁发题为“Structure of a mammalian sperm cation channel complex”的最新研究论文，报道了受精历程中要害离子通道复合体CatSper的高辨别率三维布局。

CatSper已经被判定20余年，因为其自己的庞大性和精子表达特异性，只管国表里有浩繁课题组聚焦于CatSper的布局研究，但希望极其有限，已判定的十个亚基均无布局信息被报道。在本研究中，吴建平团队充实发挥课题组在膜卵白研究中的履历上风，通过创新的试验计谋，乐成纯化了鼠源CatSper复合体卵白。之后依托西湖大学冷冻电镜平台资源，使用单颗粒三维重构技能剖析了其辨别率为2.9 Å的三维布局，初次展现了CatSper复合体奇特的组装方法，并为了解其功效调控、离子转运等历程提供了深入的机了解释。

CatSper团体冷冻电镜布局

更值得一提的是，该研究判定出CatSper多个之前未知的全新功效组分，此中一个为重要帮忙转运卵白家属成员。是以，CatSper现实上是一个包罗通道和转运卵白，具有至少14个组分的超等复合物，研究团队将其定名为CatSper通道体（CatSpermasome）。

该事情不但革新了人们对付CatSper的了解，也颠覆了对付离子通道和转运卵白在细胞中各自为战的传统看法。该事情为后续基于CatSper通道体布局的不育症相干药物以及非激素类避孕药的开辟奠基了紧张底子。

布局生物学家、西湖大学校长施一公评价说：“这是一个充实彰显布局生物学魅力的突破性希望。人类第一次看到了CatSper如许一个在哺乳动物受精历程中起到要害作用的钙离子通道复合物的全貌，更紧张的是发觉了新的卵白组分，提出了Catspermasome的观点，必将极大促进对其功效的研究。”

西湖大学为该论文的通讯单元。生命科学学院特聘研究员吴建平为该论文的通讯作者，西湖大学博士生林世翼、博士后柯檬为该论文的配合第一作者，博士生张寓琪为论文第二作者。西湖大学特聘研究员闫浈对本文具有紧张奉献。别的，该项研究得到西湖大学冷冻电镜平台、西湖大学高性能盘算中间、西湖大学质谱及代谢平台、以及西湖大学试验动物中间的鼎力大举支持。

【该事情团队成员】左起：柯檬、林世翼、闫浈、吴建平、张寓琪

【吴建平试验室简介】

西湖大门生命科学学院特聘研究员吴建平从事跨膜运输相干的离子通道和转运卵白的布局与功效研究，取得多项紧张科研结果，在国际顶级学术期刊Cell、Nature、Science等颁发多篇研究文章，总引用次数超3000次。2019年吴建平在西湖大学建立生物布局试验室，重要联合布局生物学、电生理、生归天学等本领睁开针对受精这一紧张生命历程的机理探究。这些研究将为不育症等相干疾病的诊断、治疗与药物开辟提供新思绪。吴建平试验室恒久招收具有布局生物学、生殖生物学、生归天学、冷冻电镜数据处置惩罚要领等配景或对此感兴趣的博士后、博士生及科研助理，接待加盟！

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