近日，肉羊遗传育种团队系统分析了 Juno 和 Izumo1 基因及其编码蛋白的表达、结构和功能，揭示了绵羊精卵融合关键蛋白表达规律，为进一步研究 Juno 和 Izumo1 基因的调控机制奠定了理论基础。相关研究成果发表在《畜牧与生物技术杂志(Journal of Animal Science and Biotechnology)》上。
受精是哺乳动物中一个精确而且高度协调的生理过程，其中，精子与卵子的融合是最关键的一步。两个高度分化的单倍体生殖细胞，精子和卵子，通过融合形成一个全新的受精卵，并发育为胚胎。IZUMO1和JUNO是目前发现的第一个精子和卵子质膜上的配体-受体蛋白对，它们的相互作用是人和小鼠精卵识别所必需的。
图 1 精卵融合过程中 Izumo1 与 Juno 的识别与互作
研究人员克隆了绵羊 Izumo1 和 Juno 基因的DNA和cDNA全长序列，首次发现 Izumo1 基因一个35 bp的新片段，并证实 Izumo1 基因在小尾寒羊中有9个外显子，而不是8个。利用单细胞转录组技术，研究人员对多羔和单羔小尾寒羊卵母细胞、颗粒细胞和卵泡膜中基因的表达规律进行了分析。研究发现， Juno 基因在卵巢中的高表达主要集中于卵母细胞中，基因中的一个SNP位点突变与产羔数性状显著相关，该SNP突变会导致氨基酸的改变，对于产羔数性状产生不利影响。经生物信息学分析发现，这种突变使得JUNO蛋白的二级结构和三级结构以及蛋白质结合位点等发生改变，进而可能导致蛋白质功能的变化。
图2 小尾寒羊JUNO和IZUMO1蛋白三级结构预测
本研究得到国家自然科学基金青年基金项目支持。
原文链接：https://jasbsci.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40104-021-00548-4