5月Science，Cell等多篇文章解析精子作用新机制

　　生物通报道：生殖系细胞担负着遗传信息世代传递的重任，因此一直以来科学家们都将精子和卵细胞作为重要研究对象。在刚刚过去的五月份上半个月里，来自不同高校的研究人员解析了精子作用机制，精子运动能力受到损失，以及激素对精子作用的影响，这多个方面的研究成果将有助于我们破解至今还并不十分清楚的生殖细胞奥秘。相关成果公布在Science，Cell，EMBO等杂志上。

首先来自美国阿拉巴马大学的研究人员发表了题为“Neurosensory Perception of Environmental Cues Modulates Sperm Motility Critical for Fertilization”的文章，解答了一种关键激素如何对精子的运动能力产生影响，针对其中的感官神经作用机制展开了详细分析。这一研究成果公布在5月16日的Science杂志上。

在精子和卵子结合之前，精子要经过漫漫征程奋力游向卵子，这个过程并不简单，之前的研究表明，雌性动物嗅觉发现空气中的费洛蒙能帮助引导精子游向卵细胞，这对于受精十分重要，但是至今科学家们还并不清楚这些气味，以及嗅觉神经对这些气味应答的分子作用机理。

在这篇文章中，研究人员分析了线虫的嗅觉神经元感应系统，发现这一系统能改变雌性线虫生殖道中的脂肪代谢，食物中脂肪所衍生的前列腺素信号分子对生殖是至关重要的，它们能帮助进入雌性生殖道的精子向受精部位移动。当线虫鼻子中的神经元感觉到费洛蒙时，这些精子路径指示的浓度可得到提升。研究人员发现当环境中的费洛蒙低于某特定水平，前列腺素水平会下降，而精子会迷失方向，使其无法到达受精据点。

由此研究人员指出，费洛蒙及其它环境信号可影响精子的活动力，从而影响生育力。其中更重要的是，这项研究中发现的评估前列腺素也出现在小鼠中，这意味着在其它动物中可能也存在着类似的机制，而且由于先前的研究已经显示前列腺素会影响人的精子，因此这项研究可能也与人类的生育能力相关。

其次，来自哈佛大学，波士顿儿童医院等处的研究人员利用遗传学，超高分辨率荧光显微镜，以及磷酸蛋白质组学等研究技术，破解了精子中一种关键离子通道：CatSper的结构特征，这将有助于解析鞭毛的信号传递级联放大过程。

研究人员发现精子中四个线性钙离子结构域都需要CatSper通道，这些结构域能组织鞭毛中的信号蛋白。当精子需要受精的时候，这种独特的结构能在时间和空间上集中酪氨酸磷酸化，并且在异质精子群中，研究人员发现了独一无二的分子表型，其中只有具有完整CatSper结构域的精子，才能成功进行移动，这些结构域的作用就是帮助组织特殊时间空间里特殊蛋白酪氨酸磷酸化。

这些研究发现有助于解释鞭毛的适应演化过程，也有助于解析鞭毛的信号传递级联放大，以及精子的生育能力。

此外，另外一组研究人员首次报道发现，一种称为内分泌干扰性化学物质（endocrine disrupting chemicals，EDCs）的添加剂能干扰一种膜结合钙离子通道，影响男性的生育能力，这种膜结合钙离子通道正常情况下调控的是精子细胞的运动能力。

研究人员指出，人体体液中EDCs达到一定的浓度，就会导致精子打开CatSper离子通道，引起钙离子冲入细胞中。钙离子浓度的增加改变了精子的游动行为，触发了消化酶的过早释放，精子需要这些消化酶来消化卵细胞外层，一旦过早释放，就会影响后期的受精过程。详细内容：常见化学物损伤精子 分子机制首次报道

（生物通：万纹）

原文摘要：

Neurosensory Perception of Environmental Cues Modulates Sperm Motility Critical for Fertilization

Environmental exposures affect gamete function and fertility, but the mechanisms are poorly understood. Here, we show that pheromones sensed by ciliated neurons in the Caenorhabditis elegans nose alter the lipid microenvironment within the oviduct, thereby affecting sperm motility. In favorable environments, pheromone-responsive sensory neurons secrete a transforming growth factor–β ligand called DAF-7, which acts as a neuroendocrine factor that stimulates prostaglandin-endoperoxide synthase [cyclooxygenase (Cox)]–independent prostaglandin synthesis in the ovary. Oocytes secrete F-class prostaglandins that guide sperm toward them. These prostaglandins are also synthesized in Cox knockout mice, raising the possibility that similar mechanisms exist in other animals. Our data indicate that environmental cues perceived by the female nervous system affect sperm function.