综述：脊椎动物受精突触分子调控因子的保守性与多样性

这篇综述深入探讨了脊椎动物受精过程中精子与卵子相互作用的分子机制，聚焦于受精突触（fertilization synapse）关键蛋白的进化保守性（如IZUMO1-SPACA6-TMEM81复合物、DCST1/2）与物种特异性差异（如JUNO/Bouncer）。文章系统比较了哺乳动物与鱼类模型，揭示了精子因子在脊椎动物中的高度保守性，而卵子受体却呈现快速进化特征，为理解生殖隔离和跨物种不育提供了新视角。

　　

脊椎动物受精突触的分子调控：保守与分歧

引言
受精作为有性生殖的核心事件，始于精子与卵子质膜的紧密接触——这一过程被类比为"受精突触"。近年研究发现，脊椎动物中调控该过程的分子机器既存在跨物种保守性，又展现出惊人的多样性。

真核生物受精突触的非统一性
不同于减数分裂核心机制的广泛保守性，受精相关基因呈现高速进化特征。HAP2/GCS1是目前唯一已知的受精融合素（fusogen），其结构与II类病毒融合蛋白同源，在植物、原生生物和部分无脊椎动物（如果蝇）中发挥关键作用。然而，脊椎动物完全缺失HAP2同源物，暗示其采用独特的膜融合机制。

脊椎动物受精突触的核心元件
哺乳动物研究中已鉴定出9个必需因子：

• 精子侧：形成IST蛋白家族的IZUMO1、SPACA6和TMEM95均含四螺旋束（4HB）结构域，其中IZUMO1-SPACA6-TMEM81三聚体在硬骨鱼类到哺乳动物中高度保守。
• 跨物种枢纽DCST1/2：这类具有DCSTAMP样结构域的跨膜蛋白在双侧对称动物中广泛存在，能与IST复合物协同作用。AlphaFold3预测其异源二聚体形成突出的α螺旋柱状结构，可能直接参与膜扰动。
• 卵子侧：哺乳动物依赖叶酸受体同源物JUNO（GPI锚定）与CD9四跨膜蛋白，而硬骨鱼类则使用Ly6/uPAR家族的Bouncer，二者虽结构迥异但均通过GPI锚定于卵膜。

进化悖论：保守的精子机器与多变的卵子受体
比较基因组学揭示：

1. 精子因子约束性：IZUMO1-SPACA6-TMEM81三聚体各亚基相互稳定，任何组分缺失导致复合体解体，这种结构性依赖限制了其进化自由度。
2. 卵子受体可塑性：Bouncer与哺乳动物SPACA4（精子蛋白）源自共同祖先，但发生组织定位转换。实验显示，即便序列相似度仅40%的鱼类Bouncer仍能介导跨物种结合，说明精子复合物对配体变异具有惊人容忍度。

未解之谜与未来方向
尽管已发现多个关键蛋白，脊椎动物精卵融合的最终执行者仍未确定。现有线索提示：

• DCST1/2的RING结构域可能通过泛素化调控膜重塑
• CD9与IST复合物的预测互作需实验验证
• 古老蛋白TMEM81在无颌脊椎动物中的独立功能值得探究

这些发现不仅深化了对生殖隔离分子基础的理解，也为辅助生殖技术提供了潜在干预靶点。