受精第一步是精子必須識別卵子,雖然精卵識別機(jī)制目前尚未全清楚,但是已有大量實(shí)驗(yàn)提示,精子頭部質(zhì)膜和卵透明帶的糖基互補(bǔ)是對構(gòu)成同種精卵特異性結(jié)合的分子基礎(chǔ)。
哺乳類動物和人卵透明帶(zone pellucida,ZP)是包繞生長卵母細(xì)胞表面的一層半透明糖蛋白結(jié)構(gòu),對精卵識別、結(jié)合、穿透過程以及阻止多精受精和保護(hù)著床前胚胎等起關(guān)鍵性作用。卵透明帶的生物學(xué)功能是:
(1)精卵識別和結(jié)合:ZP是哺乳動物和人精卵特異性識別、結(jié)合的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。有許多研究表明,ZP3參與了精卵識別、結(jié)合,為精子的第一受體。以ZP3抗體預(yù)先處理卵或以ZP3預(yù)先處理精子都能有效地阻斷精卵相互作用,具有精子受體活性的ZP3功能區(qū)主要是其糖鏈部分,而非肽鏈部分。在人類,可能是ZP3糖鏈末端甘露糖殘基發(fā)揮主要作用。ZP3與精子結(jié)合后,誘導(dǎo)精子發(fā)生頂體反應(yīng)。
(2)阻止多精受精:頂體反應(yīng)的精子能識別、結(jié)合于卵ZP3,當(dāng)精卵結(jié)合后,皮質(zhì)顆粒釋放糖苷酶及其它蛋白酶,裂解ZP3 ,使ZP3分子空間構(gòu)象發(fā)生改變,失去了作為精子受體的活性,使次后的精子不能識別、結(jié)合與透明帶,防止了多精受精。
(3)保護(hù)著床前胚胎:受精后的ZP結(jié)構(gòu)仍然完整,有利于保護(hù)胚胎順利通過輸卵管進(jìn)入子宮。若ZP受損或過早脫落,則會導(dǎo)致胚胎死亡。進(jìn)入子宮后,在化學(xué)性修飾以及胚胎生長的機(jī)械壓力共同作用下,使胚胎能從透明帶中釋放出來,從而有效地著床。
透明帶上有精子膜表面的糖蛋白受體,即精子受體,主要為ZP3;而精子膜存在相應(yīng)于受體ZP3的卵結(jié)合蛋白。一般認(rèn)為,精卵結(jié)合蛋白的糖基是精卵識別的重要功能位點(diǎn),而其多肽部分可能通過調(diào)節(jié)卵結(jié)合蛋白的立體構(gòu)象,參與精卵識別,尤其在精卵種屬特異性識別中發(fā)揮作用。
作為卵識別蛋白,它至少應(yīng)該具備以下特征:① 存在于頂體完整的精子質(zhì)膜表面,并能結(jié)合ZP3;② 其抗體處理精子能阻斷精卵識別和結(jié)合;③ 不能結(jié)合于受精卵的透明帶;④ 基因敲出和轉(zhuǎn)基因研究證實(shí),其為精卵識別所需。