発生学：ヒトの精子のIZUMO1と卵のJUNOからなる受精複合体の分子構造

受精は、有性生殖に不可欠の生物学的過程であり、精子と卵の間での一連の分子的相互作用から構成される。半数体である精子と卵母細胞の融合は哺乳類の受精における最も重要な事象であり、これにより遺伝学的に異なる新しい二倍体生物を作り出すことができる。2つの配偶子の融合は2段階の機構によって達成される。まず、先体反応を起こした精子の赤道部上の精子タンパク質IZUMO1が卵表面にあるその受容体JUNOを認識する。この認識に続き、2つの細胞膜の融合が起こる。受精にはIZUMO1とJUNOが不可欠であり、どちらかのタンパク質を構成的にノックダウンしたマウスは健康だが不妊になる。これらのタンパク質は生殖医療において非常に重要であるにもかかわらず、分子構造や受精における機能的役割の詳細は分かっていない。今回我々は、ヒトのIZUMO1およびJUNOの結晶構造を、非結合状態および結合状態のコンホメーションで示す。ヒトIZUMO1の構造は特徴的なブーメラン型であり、これはIZUMOファミリーのタンパク質を理解する構造的手掛かりになる。ヒトIZUMO1は卵表面受容体であるJUNOと高親和性複合体を形成し、JUNOに結合する際にはIZUMO1のN末端ドメイン内で大きなコンホメーション変化が起こる。我々の結果は、精子–卵認識の分子基盤、異種間受精、多精子受精の障壁を理解する手掛かりになり、これにより、ヒトや他の哺乳類に対する非ホルモン避妊薬や不妊治療の合理的な開発に恩恵がもたらされることが期待される。

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